アルキメデスの原理より、浮力は「押しのけた液体の重さ」に等しくなります。
F = ρ × V × g
F:浮力(N=ニュートン)ρ:液体の密度(kg/m³) 水=1000、海水≈1025、水銀≈13534V:物体が押しのけた液体の体積(m³) 1L=0.001m³、1cm³=0.000001m³g:重力加速度(m/s²) 地表で約9.8計算例:水(ρ=1000)に体積 V=0.001m³(=1L)を沈めると
F = 1000 × 0.001 × 9.8 = 9.8 N(約1kgf)。
質量換算(kgf)は F÷g で求めた、その浮力が支えられる質量の目安です。物体が完全に沈んでいる場合は V=物体の体積、浮いている場合は V=水面下の体積になります。
液体の密度と、物体が押しのけた体積を入力するだけで、物体にはたらく浮力(N)を計算できます。船が浮く理由や、水中での「軽さ」を数値で確かめたいときに役立ちます。
浮力はアルキメデスの原理にもとづき、次の式で求めます。
浮力 F = 密度 ρ × 体積 V × 重力加速度 g(g=約9.8m/s²)
これは「物体が押しのけた液体の重さ」がそのまま上向きの力になる、という意味です。たとえば水(ρ=1000kg/m³)に体積0.01m³(=10L)の物体を完全に沈めると、F=1000×0.01×9.8=98N。質量にすると約10kg分を持ち上げる力に相当します。物体自身の重さがこの浮力より軽ければ浮き、重ければ沈みます。
Q. 浮力は物体の重さや材質で変わりますか?
A. 変わりません。浮力は「押しのけた液体の量」だけで決まるため、同じ体積なら鉄でも木でも浮力は同じです。沈むか浮くかは、浮力と物体自身の重さの大小で決まります。
Q. 海水と真水で浮きやすさが違うのはなぜ?
A. 海水(約1025kg/m³)は真水(約1000kg/m³)より密度が高く、同じ体積でも押しのける重さが大きくなるため浮力も大きくなります。海で体が浮きやすいのはこのためです。
Q. 結果がkgやgで欲しいときは?
A. このツールの浮力はN(ニュートン)です。質量に近い目安に直すには、結果を9.8で割ると「何kg分を持ち上げる力か」が分かります(例:98N÷9.8=約10kg)。