星塚研究所

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浮力の原理わからないバカなんだけど

1: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:50:54.112 ID:23prAiojp
バカにもわかるように教えてください

2: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:51:29.769 ID:23prAiojp
何で物体の底面に上向きの力がかかるのか

3: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:52:14.159 id:zD8CEKb30
水が押してるんだよ

7: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:53:09.097 ID:23prAiojp
>>3
何で上向きに押せるの?
重力に逆らってるじゃん

13: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:56:06.940 id:zD8CEKb30
>>7
重力はただ全部の物体に下方向に押す力が働いているってことなんだよー
人間でも重力に逆らって上に押すことはできるんだよー
水は動ける粒がいっぱいだから物を推すことができるんだよー

20: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:00:49.717 ID:23prAiojp
>>13
すまん、分からん
静止してるように見えても本当は動き回ってるってこと?

4: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:52:34.673 ID:23prAiojp
何で水圧は下向きだけじゃなくて四方八方に働くのか

48: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:37:15.279 id:pAaUjSZc0
>>4
ボーリングの玉で考えろ。自分がプールにいて満遍なくボーリングの玉でプールを満たしたらどうなる?たまが大きいから上に押し出されることはないかも知れんが床面だけじゃなくお前にも圧がかかるだろ

6: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:53:03.943 id:Ebxmsru1x
むしろなんで下向きだけだと思うん?

10: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:54:38.751 ID:23prAiojp
>>6
水圧って水の重さによる圧力じゃない?
だったら重力と同じ方向に働くんじゃないの

12: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:56:05.571 id:Ebxmsru1x
>>10
水圧は水の重さによる圧力じゃないから

14: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:57:10.373 ID:23prAiojp
>>12
えっ!?違うのかよ
じゃあ何の力なんだ…

16: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 02:57:59.572 ID:4eGOqHEy0
水が重力によって下に行こうとしてるのは正しい
物も下に行こうとしてるからケンカする
重いものほど強い
水と同じ密度なら互角
これがアルキメデスの原理だ

22: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:01:45.511 id:kcHFZm3t0
原理って法則と違って直感で理解するものだろ

35: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:13:39.379 ID:23prAiojp
>>22
実体験があるから浮力が存在するというのはわかるんだが
浮力の公式を求める時の
物体の下面での圧力はρg(h +l)←こいつが分からん
hは水面からの物体の距離
lは物体の高さ

23: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:02:21.178 id:D29qnFGG0
ヒント:宇宙空間(無重力状態)では浮力は働かない

24: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:02:41.517 ID:23prAiojp
水の重さによる力じゃないなら
ρghとかいう明らかに水の重さ計算してそうな式は何なんだ…

27: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:06:08.224 id:elA/kCQ60
水は重力によって下向きに力を受けているが
水の中のモノは水によって下向きに力を受けているわけではない
水の中のモノは水によって全方向から力を受けている

39: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:18:22.220 ID:23prAiojp
>>27
へー
じゃあその力の大きさってどうやって求めるんだ?
水の重さによる力じゃないんでしょ?

28: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:06:28.529 id:d19/KK1Md
水と設定して
圧力は元に戻ろうする力
つまりそこにものがある時に押しのけたぶんの水が戻ろうとする
そのチカラは全方位から同じようにかかるから水の中にある物体の体積より重ければ下向きに軽ければ上向きに働く

29: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:06:44.334 id:D29qnFGG0
重力によって、水面が平衡状態になろうとする力が浮力

40: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:23:34.690 ID:23prAiojp
>>28
>>29
公式の導き方覚えないでこの理解の仕方ならわかるんだが
それでいいのかなあ?

30: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:07:26.296 ID:6xASG/tJ0
水は水の無い方に押すと考える。

ダムや堤防のように堰き止めてる場合を考えれば良い。

浮力も同じ。

水の無いところ周囲から押している。

押す力は無い部分の体積と同じ。

なぜなら水が入ってしまえば、押す力は無くなるから。

41: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:26:21.563 ID:23prAiojp
>>30
その説明はわかる

36: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:14:42.156 id:vwDyzwAI0
水深zの位置における水圧がP=ρgz+p0で表されるのはok?
(ρ水の密度、p0大気圧)
このとき水中の物体に働く水圧による力(ベクトル量)は∫∫Pn dS(nは法線ベクトル)なのでガウスの発散定理使って
∫∫Pn dS = ∫∫∫gradP dV =∫∫∫ρge_z dV = ρg(∫∫∫dV)e_z=ρgVe_z
でおわり
e_zは水深方向の位置ベクトル

43: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:28:23.158 ID:23prAiojp
>>36
積分使い始めたところからピクリとも分からないんですが…

46: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:35:17.102 id:vwDyzwAI0
>>43
任意形状の浮力の導出は積分使わないと求められない気がする

直方体とか円柱みたいな側面の圧力が相殺されるやつは簡単に計算できるよ↓
上面に働く力(ρgz1 + p0)Sと下面に働く地から(ρgz2 + p0)Sの差が浮力なので
(ρgz2 + p0)S - (ρgz2 + p0)S=ρg(z2-z1)S=ρgV

51: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:41:47.664 ID:23prAiojp
>>46
何で下面に働く力は(ρgz2 + p0)Sで求められるの?

53: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:44:19.933 id:vwDyzwAI0
>>51
下面は水深z2の位置にあると設定すればそこでの圧力はρgz2 + p0で表されるじゃん?

56: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:51:23.731 ID:23prAiojp
>>53
水圧は水の重さによるものじゃないって知ったから
そもそもその方法で水圧を求められるのかがわからない
というか水圧って何だ?ってなる

47: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:35:17.845 id:WrM2ZUeWp
>>1が言ってるのはアルキメデスの原理
>>36はベルヌーイの定理

37: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:15:06.291 id:d19/KK1Md
待って>>1はベクトルで考えてねえの?

44: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:30:24.399 ID:23prAiojp
>>37
ベクトルで考えたらよく分からんくなったから
公式の導き方がよくわかってない

42: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:26:27.392 ID:3NQ+Vfo10
高校用に計算しやすいようにかなり簡略化されてるからな
道具の使い方さえ覚えておくのもそれはそれで正解だよ

49: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:39:16.432 ID:23prAiojp
上面での圧力はP1=P0+ρgh
下面での圧力はP2=P0+ρg(h+l)
浮力F=P2・S - P1・S=ρ(Sl)g=ρVg
↑この求め方は実際は少し違うから
水は物体の体積分だけ押しのける性質がある
と覚えておくだけでいいってことかな

52: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:43:23.193 ID:23prAiojp
水圧が水の重さによる圧力じゃないのならば
水圧がどうやって求まるのかが分からなくなってきた

55: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:45:12.723 id:WrM2ZUeWp
粘性流体の時 ナビエストークスの方程式
非粘性流体の時 オイラー運動方程式ベルヌーイの定理を導出

アルキメデスの原理は導出できない

57: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:55:38.313 ID:23prAiojp
ああ、ρShgとPSがつり合ってる(作用・反作用?)のか
そしてρShgは直接水圧を求めてるんじゃなくて間接的に水圧Pを求めてるのか
なるほど

58: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:56:26.871 ID:3NQ+Vfo10
圧力はわかってるだろ?
ある面積あたりにかかる力それが圧力
水圧はある面積あたりにかかる水からの力

59: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 03:59:05.541 ID:23prAiojp
>>58
>>57で水圧についてはやっと理解したわ

61: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:06:34.814 ID:3NQ+Vfo10
>>59
じゃあ次浮力な
圧力が重さを面積で割ったものってのはわかってるだろ
ρghも一緒なんだ
ホントは密度ρ×体積(面積S×高さh)で出た質量に重力加速度gをかけて出た重さを面積Sで割ってんだ
だから実際はρSgh÷S
ここでおせっかいにも面積Sどうせ消えるし計算しなくていいじゃんってあらかじめ省略した結果がρgh

63: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:10:46.344 ID:23prAiojp
>>61
それは水深hの水圧を求めてるのか?
ならわかるが

65: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:13:51.146 ID:3NQ+Vfo10
>>63
そゆこと

60: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:06:20.289 ID:23prAiojp
何で物体が中にある時の水深z2の水圧と水だけのときの水深z2の水圧が同じなのか分からん
ということがわかった

62: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:09:45.076 id:pAaUjSZc0
>>60
何で物体が入る前と入った後で変わると思うの?空間を満たしている物はかわらんのだよ?

68: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:20:40.433 ID:23prAiojp
>>62
その賢い考えはバカの頭では納得できないわ
すまん

77: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:59:30.840 ID:23prAiojp
>>62
あとこの考え方も時間差で理解できたわ
サンクス

66: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:15:54.302 id:Dwx1HPKLa
>>60
同じ液体内の同じ高さでは同じ圧力じゃないと安定しなさそう、みたいな感覚分かる?

71: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:32:53.388 ID:23prAiojp
>>66
この感覚わかりそうなんだけど
水圧の正体がわからんからなんともいえない感じ
水分子は動いてて~みたいなやつ

73: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:41:27.275 id:Dwx1HPKLa
>>71
水圧を雑に説明すると、
水の重さで下向きに圧力がかかる→圧力で水が潰れないように、反発して上向きに圧力がかかる→上下から押されたら水は横に逃げたくなるけど、逆に言えば逃げてくる水もあるので横向きにも圧力がかかる→なんやかんや全方位に圧力一定だと安定する
みたいなん
同じ高さで水圧が違うところがあるならそこは水流が起こる不安定な状態な訳で、逆に安定してるなら水圧は同じ高さで一定、みたいな感じ

74: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:44:42.756 ID:23prAiojp
>>73
ああ、これわかりやすいわ
なんとなくだけど腑に落ちた

72: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:35:07.714 id:pAaUjSZc0
そんなに難しく考える必要ある?

75: 以下、5ちゃんねるからVIPがお送りします 2020/04/29(水) 04:48:00.671 ID:23prAiojp
納得したわ
バカに付き合ってくれてありがとう

>>72
少し理屈っぽいのかね
感覚で理解できないみたいな


参考文献

https://hebi.5ch.net/test/read.cgi/news4vip/1588096254/