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解決済みの質問

高校物理・浮力についての質問です。

 
 底面積 S、高さ L の円柱を、上面が水面から深さ h の位置になるまで沈める。水と円柱の密度は同じρである。
 円柱の上面に働く水圧を P1S、底面に働く水圧を P2S とする。

+-----------------------------水面
|
h     P1S
|     ↓
+  ┌─────┐
|  |   |
L  |   |
|  |   |
+  └─────┘
      ↑
      P2S

  P1S = ρShg.
  P2S = ρS(h+L)g.
 よって浮力は
P2S - P1S =ρS(h+L-h)g = ρSLg
となり、円柱の密度には影響されない。

・・・・というような説明があるのですが、今の場合円柱の密度は同じρですから浮力ρSLg は 0 となるのはわかるのですが、円柱の密度が水とは異なる場合でも浮力が ρSLg となる理由がよくわかりません。

 もし円柱の密度が σ(σ<ρ) ならば、円柱にかかる下向きの力は P1S と円柱の重力σSLg なので
  ρShg + σSLg = (ρh+σL)Sg.
であり、底面にかかる圧力 P2 による上向きの力 P2S はρS(h+L)g なので、浮力は
  ρ(h+L)Sg - (ρh+σL)Sg
 = ρLSg - σLSg = (ρ-σ)LSg > 0
となり、σが残ってしまいます。これだと浮力は物体の密度にも依存してしまいます。この考え方のどこがおかしいのでしょう?

投稿日時 - 2019-02-20 08:39:09

QNo.9589734

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

浮力というのは,下面を押す力から上面を押す力を引いたものです。
(下面を押す力)=ρS(h+L)g
(上面を押す力)=ρShg
です。
あなたの計算しているのは(浮力)-(重力)ですね。

投稿日時 - 2019-02-20 13:22:06

お礼

丁寧な回答まことにありがとうございました。

投稿日時 - 2019-02-20 19:26:46

ANo.1

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