プールや海の中にいると、体が「軽くなった」ような印象を受けます。まだ水の中にいて、どんなに頑張っても、水に浮かんだボールを沈めることはできません。手を離すとすぐにボールは水面に戻ってしまいます。これらの例では、液体が物体を上方に押し上げているように見えます。この現象は、ギリシャの数学者およびエンジニアの アルキメデス （紀元前287年から212年にかけて）によって記述されました。
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有名な浴場で、王冠の「重さ」の問題を解決する方法を発見した彼は、「エウレカ、エウレカ！」と叫びながら裸で街の通りを駆け抜けたという逸話があります。彼は浮力を、液体がその中に沈んだ物体に及ぼす力として定義しました。このような：
「 液体に部分的または全体的に浸されたすべての固体は、この固体によって押しのけられた液体の量に対応する浮力と呼ばれる、下から上への垂直方向の力を受けます。 」
したがって、推力 (E) は次のように求められます。
どこ：
- d f は 流体の密度です。
- v fは 変位容積です。
- g は重力による加速度です。
変位体積とは、物体を液体に挿入したときに物体が液体から変位する量です。この変位された体積は、体の同じ水没した体積です。たとえば、体積 V の物体が特定の液体に沈んでいるとします。
浮力の例としては、魚を動かすための構造があります。浮力を助けるために、 浮き袋 と呼ばれる構造を備えたものもあります。簡単に言えば、空気を入れて膨らませることで、質量に大きな変化を与えることなく体積を増やすことができるタイプのバッグです。この適応により、地球の重力と水による浮力の影響を受ける魚が浮上することができます。これは、魚の体が押しのける体積が増加し、反動として浮力が増加するためです。
参考文献:
物理学の基礎 – Moderna Plus。ラマーリョ、ニコラウ、トレド。 Vol.01.モデルナ。第11版SP。 2016年
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