この부력 가상실험について
浮力実験を仮想的にして見ることができます。水に浸かった物体の体積と液体の性質を変えて観察することができます。
水に浮く物体を利用して浮力の大きさを仮想的に実験して見ることができます。
浮力の大きさは、水に浸かった物体の体積に比例します。
そして重力(重量)が浮力よりも大きい場合沈ん、小さければ浮かび上がらされます。
学生が最も多くの間違った問題の一つは、水に浮いている物体の重力と浮力の関係です。
ほとんど水に浮かんでいる物体は重力よりも浮力が大きいと答えています。
正解は浮力と重力の大きさは同じです。水に強制的に物体を入れ入れたときは、水に浸かった体積が大きくなり、浮力が大きくなるのに、水に浮いている物体も浮力が大きいと思いますね。
強制的に物体を手で押して水の中に入れたおけば浮力が重力より大きいため、ホバリングされます。
物体が水面上に浮かばせたら、水に浸かった体積がますます減るので、浮力もますます小さくなり、浮力と重力と等しくなる瞬間に浮かぶのが停止します。
逆に水の上の物体を引き上げると浮力よりも重力が大きくなりなって物体を置くと、重力と浮力が同じなるまで水で沈むようになりますね。
言葉で説明しようとしてみると容易なく仮想実験プログラムを作成しました。
マウスで物体をドラッグして水の中に入れていくか、水の外に引き上げながら浮力の大きさを説明してくれれば良いです。
金属の場合には、形状を変化させて浮力を変化させることができました。
また、液体の種類を変えて浮力の大きさが変わることも説明することができるようにしました。(死海の人が浮かぶ理由の説明)
考えのにとして急いで作ってみると不十分な点が多いですね。それでもただ必要な方かと思って公開します。
*もう一つ:右を押すと、画面の一部を拡大したり、縮小することができます。浮力によって浮かぶ物体を拡大して示してくれれば、よりジョトウル時もありますね。
*追加:行が付いた風船を利用して浮力と重力合わせる実験を示してプログラムに急いで追加しました。
風船に行を吊り下げ起動した時のバルーンが続い上がっが重力と浮力の大きさが一致するところで止まります。行けば行くほど重力が大きくなる理由は、風船が引き付け上昇するの行がますます多くなるからです。
風船の大きさを調節すれば浮力も調節できるように作成して追加しました。