夏と言えばプールや海水浴ですね。
あれ？浮き輪はどうして水に浮かぶのでしょうか？
素朴な質問ですが、意外と答えられる人はいないでしょう。
水圧や浮力について理解していないと答えられないからです。
この記事では浮力を調べる実験を紹介しているので、参考にしてください。
以下は僕の自己紹介です。
浮力を調べる実験
液体中での浮力の大きさは、浮力を受ける物体の体積と同体積のその液体の重さに等しいことを確認すること。
| 分野 | 物理 |
| 難易度 | ★★ |
| 必要な時間 | 50分 |
準備物
浮力を調べる実験の準備物は、次の通りです。
材料
- 食塩
- サラダ油
- 卵
器具
- ペットボトル
- ガラス管
- ゴム栓
- ばねはかり
- メスシリンダー
- 電子はかり
- 砂
- 糸
- スタンド
- 試験管
- ビーカー
- セロハンテープ
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手順
浮力の大きさを調べる実験
浮力の大きさを調べる実験の手順は、次の３つのSTEPです。
液体の種類によって浮力の大きさが違うことを調べる実験
液体の種類によって浮力の大きさが違うことを調べる実験の手順は、次の４つのSTEPです。
アドバイス
- ステップ１で水はガラス管の先端に水面が来るようにしてください。
※振動を与えて水をこぼさないようにしましょう。
- 浮力の大きさを調べる実験の結果は以下の例の通りにしましょう。
| 1回目 | ２回目 | ３回目 | |
|---|---|---|---|
| 空気中での物体の重さ[N] | 0.22 | 0.24 | 1.0 |
| 水中での物体の重さ[N] | 0.14 | 0.21 | 0.88 |
| 物体が受けた浮力[N] | 0.08 | 0.03 | 0.12 |
| あふれた水の体積[cm3] | 8.2 | 3.2 | 11.9 |
| あふれた水の重さ[N] | 0.082 | 0.032 | 0.119 |
各液体の密度と卵の密度
・水…1g/cm3
・サラダ油…0.88g/cm3
・9％食塩水…1.09g/cm3
・20％食塩水…1.20g/cm3
・卵…1.04g/cm3
- 液体の種類によって浮力の大きさが違うことを調べる実験の結果は以下の例の通りにしましょう。
| 水 | サラダ油 | 9％食塩水 | 20％食塩水 | |
|---|---|---|---|---|
| 空気中での物体の重さ[N] | 0.54 | 0.54 | 0.54 | 0.54 |
| 水中での物体の重さ[N] | 0.02 | 0.08 | 0 | 0 |
| 物体が受けた浮力[N] | 0.52 | 0.46 | 0.54 | 0.54 |
| あふれた水の体積[cm3] | 52.0 | 52.0 | 49.5 | 45.0 |
| あふれた水の重さ[N] | 0.52 | 0.46 | 0.54 | 0.54 |
考察ポイント
【浮力の大きさを調べる実験】
- 水中の体積が大きくなると浮力がどうなるかを考えましょう。
→大きくなる
- 浮力の大きさは何と等しいと考えられますか？
→物体が押しのけた液体の体積の重さと等しい
- 水中では、1cm2当たり何の浮力を受けるか考えましょう。
→0.01Nですね
【液体の種類によって浮力の大きさが違うことを調べる実験】
- 液体の液体の密度と浮力とはどのような関係になっていますか？
→密度の大きい液体ほど浮力は大きくなる
- 濃い食塩水で、卵が一部が水面より上に浮かび上がるのはなぜか考えましょう。
→濃い食塩水は密度が大きいので、卵の重さを支えるのに一部の体積分からの浮力で充分だったから。
自由研究で困ったら…
自由研究が終わったらレポートにまとめていきます。
まとめ方は自由研究のまとめ方の記事を読めばバッチリです。
自由研究で悩んだら、僕に直接質問することも可能です。
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最後まで読んでいただき、ありがとうございました。
この記事が自由研究の役立つことを祈っています。
最高の自由研究を通して、充実した夏休みにしてください！
