水圧と浮力―中学受験＋塾なしの勉強法

水圧

出典：くらべてわかるできる子図鑑　p192

水圧は、水中の物体に全ての面から垂直方向で働く力です

水圧は水の重さによって受ける圧力です（深いほど圧力が高い）

水圧は水面からの深さに比例して大きくなります（深いほど水圧高い）

 

浮力：水が、中にあるものを上に押し上げようとする力

浮力とは、水が、中にあるものを上に押し上げようとする力です。

お風呂に洗面器を沈めようとすると、グググッと押し返される感じが

しますよね。あれが「浮力」です。

項目	内容	理由・ポイント
水圧（左右）	つり合っている	右から押す力と左から押す力が同じなので、打ち消し合う。
水圧（上下）	下からの方が強い	水圧は深いところほど強くなるため。
浮力の正体	上下の水圧の差	下からの強い力が、上からの弱い力に勝って「上向きの力」になる。
浮いている時	重力 ＝ 浮力	物体の重さと、押し上げる力が同じ（等しい）状態。

●浮力は、物の上の面と下の面に働く水圧の差によって生じます

●（水に）浮いている物は浮力（↑）と重力（↓）が等しくなります

（ですので）

●（浮いている）物の重さ＝浮力＝液面下の物の体積と同じ体積の液体の重さ

になります。

画像出典『塾技100理科』p76

アルキメデスの原理とは？

アルキメデスの原理とは、

「物体が水に沈んだとき、その物体が押し出した水の重さと、物体にかかる浮力は等しくなる」

という法則のことです。

コップになみなみと水が入っているとします。そこに、100gの重さの物体を沈めました。

すると、水があふれてきますよね。

１　もし、あふれ出た水の重さが 80g だったとしたら：

物体は 80g 分の浮力を受けて、重さが実質 20g（100g – 80g）に軽くなったように感じます。

２　もし、物体が完全に水の中に沈んだら：

その物体が「自分の体積と同じ分だけの水」をどかしたことになります。

状態	浮力の大きさを知る方法
浮いている時	浮力 ＝ 物体の重さ（つり合っているから）
沈んでいる時	浮力 ＝ おしのけた水の重さ（体積が同じ水の重さ）

ばねばかりと台はかり

 

（例題）

ある重さ 200g の鉄の球を、水が入ったビーカーの中に入れました。

鉄の球は水に沈みますが、ビーカーの底にはついていません。

１　このとき、鉄の球が水から受ける「浮力」は、「鉄の球が押しのけた水の重さ」

と同じになります。もし、この鉄の球が 50立方センチメートル の大きさ（体積）

だとしたら、浮力は何gになるでしょう？

（ヒント：水は 1立方センチメートル あたり 1g の重さです）

２　水に入れる前、鉄の球の重さは 200g でした。水の中に入れて浮力を受けると、

バネばかりの目盛りは何gになるでしょう？

解説（解き方）

1番のヒント：

鉄の球が水の中に入ると、球の体積と同じ 50立方センチメートル 分の水を

「どかして」その場所に入りますよね。その「どかされた水（押しのけた水）」

の重さが、浮力の大きさになります。

計算：50 × 1= 50g

2番のヒント：

鉄の球は 200g の重さで下に引っ張られていますが、浮力という

「上向きの力」が 50g 働いています。だから、バネばかりは 200g

よりも少し軽く表示されるのです。

計算：200-50 =150g