こんにちは！
第2回は「アルキメデスの原理」について書いていこうと思います。
さて、「アルキメデスの原理」という言葉は聞いたことありますでしょうか？
ワードだけ見ると一見とても難しそうに見えます…。
ですが、実はとても身近で起きている現象を「アルキメデスの原理」で説明する事ができるのです。
それでは詳しく見ていきましょう！
アルキメデスの原理ってどんな原理なの？
「アルキメデスの原理」については古代ギリシャに遡ります。
このお話は「ヒエロン２世」という人物が金細工師に金を渡し、「純金の王冠」を作らせた事から始まります。
しかし、金細工師が王冠に銀を混ぜて、金の一部を盗んだという噂が広まります。
そこで「ヒエロン２世」が「アルキメデス」に、王冠を壊さずに銀が混ぜられているかどうかを調べるように命じました。
「アルキメデス」は困り果てたが、ある日風呂に入っていたところ、水が湯船から溢れているのを見たことが「アルキメデスの原理」の法則のヒントになったと言われています。
「アルキメデス」はまず、王冠と同じ質量の金塊を用意して、王冠と金塊を天秤棒に吊るしてバランスが取れている事を確認します。
そして、王冠と金塊を吊るしたままの天秤棒を水の中に入れました。
通常、「同じ重さ・密度」であれば空気中と同じように水中でも「テコの原理」によりバランスを保ちます。
さて結果はというと、なんとバランスが崩れてしまったのです。
ということは、金塊と王冠の密度が異なっていたということになり、金細工師が不正をしていたことが分かりました。
これが「アルキメデスの原理」の発見であると言われています。
アルキメデスの原理＝浮力のことなの？
「アルキメデスの原理」と「浮力」は大きな関係があります。
「アルキメデスの原理」の本質的な部分は、水のような流体に物体を入れた時に、物体が押しのけている流体の重さと同じぐらいの大きさで物体を持ち上げる浮力を受けることなんです。
なかなかイメージしづらいところではありますが、要するに水に押し退ける水より重い物を入れたら沈み、水より軽い物を入れたら浮くという現象を言葉で説明できるのが「アルキメデスの原理」なのです。
浮力について色々調べてみよう！
さて、「アルキメデスの原理」を確認するには、実際に水に物を浮かべてみると分かりやすいです。
発泡スチロールの場合
例えば、発泡スチロールを水に沈めてみるのを想像してみましょう。
どうでしょうか。
物凄い勢いで水面に浮いてくるのが想像できますよね！
では、なぜ発泡スチロールが浮かび上がってしまうのでしょうか。
それは、発泡スチロールの密度が水よりも小さいために、水の浮力に負けてしまうからなんです。
ちょっと難しいですね…。
発泡スチロールを手で水の中に沈めるのを想像してみてください。
水に押し返されて、なかなか沈みませんよね。これが「物体にかかる水の重さ」＝「浮力」によるものなんです。
鉄球の場合
それでは鉄球の場合はどうなるでしょうか。
おそらく、あっという間に沈んでいくと想像できるかと思います。
では、なぜ鉄球が浮かぶことなく沈んでしまうのでしょうか？
答えは、「鉄球」が押しのける水よりも重いからなのです！つまり、浮力が鉄球の重さに負けるから沈んでいきます。
もしかしたら、鉄球の中が空洞なら浮くかもしれませんね！
船の場合
さて、それでは船について考えて行きましょう！
船は水の上に浮かんでいますよね！
では、なぜ鉄の塊である船が水の上に浮かぶ事が出来ているのでしょうか。
これまでのお話からの前提として、船が浮かぶためには「船の重さよりも水が押す力（浮力）が大きい事が条件」でしたよね。
ここから考えられるのは、「川の水量と浅さ」では船を浮かばせることは出来ませんね。
しかし、海では船は浮いています。
実は船にはある工夫がなされていて、その工夫に「アルキメデスの原理」が使われています。
その工夫とはズバリ「船の下の部分を空洞にする」です！
船の下の部分の鉄は、実は中が空洞になっており、そのお陰で「船体の重さよりも水の浮力の方が大きく」なり、海に浮かんでいるのです！
ちなみに船の下の部分に空洞がなければ沈みます。ドボン…ブクブク…です。
まとめ
アルキメデスの原理と聞くと、あぁ難しそう…と思ってしまうと思いますが、実は身近にあるもので分かりやすく解説できてしまうんです。
お風呂に入りながら何が浮かぶのか、何が沈んでしまうのかを研究してみるのも楽しいと思います！
是非、自由研究にこのテーマはいかがでしょうか！
それでは次の記事でお会いしましょう。ありがとうございました。
