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zoom RSS 体積は同じで比重の違う金属球がぶらさがって釣り合った仕掛け。水没するとどうなるの?

<<   作成日時 : 2016/10/21 22:21   >>

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★科学★
問題:口絵の図をごらん下さい。2つの金属球があります。青色のほうは比重が8g/cm^3、緑色のほうは4g/cm^3の合金でできています。体積はどちらも10立方cm。青いほうは80g、緑のほうは40g。ちょうど倍になっています。支点からの距離は青いほうが10cm、緑のほうは20cm。こちらも倍になっています。80gのほうが支点から10cm。40gのほうは20cm。力のモーメントとしてはおなじですね。教科書通りに釣り合っています。
■さてこの仕掛けを水の中にジャボンと漬けてしまいましょう。充分な深さのある水槽に2つの金属球をしっかり水没させた場合、釣り合いはどうなるでしょうか? 
[い]青いほうに傾いて緑のほうは浮き上がる
[ろ]緑のほうに傾いて青いほうは浮き上がる
[は]水に沈めても姿勢に変化は起きない
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[い]青いほうに傾いて緑のほうは浮き上がる
説明:結果は次のようになるはずです。
▼水に漬けたら
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■水に漬けると、アルキメデスの原理が働き、80gだった青い金属球は70gになります。体積10立方cmですから、押しのけた水の重さだけ軽くなるわけですね。同様に青い金属球は30gになります。
■水没前は、
80g×10cm=40g×20cm
で、釣り合っていました。
水没後は
70g×10cm>30g×20cm
となり、バランスは崩れてしまいます。当然ながら、青い金属球のほうが沈み、緑の金属球は浮き上がることになります。
◆参考*1:書籍「ガリレオクイズ」初版29〜30頁、佐伯平二(へいじ)著、ISBN4-7726-0205-4合同出版

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コメント(2件)

内 容 ニックネーム/日時
アルキメデスというと風呂にはいている時にこの原理に気が付いて、裸で街中を走り回ったというエピソードを思い出しますね。
たしか小学校の理科の教科書に載っていたような・・(^^ゞ
ねこのひげ
2016/10/24 02:09
コメントをありがとうございます。

 アルキメデスの話は、逸話としては面白い。でも、ちょっとだけ疑問を感じる部分もあります。
 押しのけた水の分だけ水没した物体は軽くなる。これはひとつの仮説です。まさか浴場に秤は持ち込まないでしょう。実験室にもどってさまざまな素材や形の物体で慎重に確認する。すべて仮説どおりの結果になった。よしよし。正しさが検証された。
 この段階で初めて有頂天になることが許されるのかも。ひょっとしたらアルキメデス御大もそうしたのかも。
 でもこれでは逸話としては面白味に欠けるのでしょうね。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2016/10/24 07:31

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