パソコン・メモメモ備忘録

気の向くままパソコン関係等で気になることを書き記す。時々更新!

浮力

どうでもいいことに昔悩んでしまったのを思い出したのでメモっておく。


なぜ、水の中で比重が小さいものは浮くのか。パスカルの原理に反するのじゃないか。と言う疑問がまずある。

水より比重が軽い直方体が、ある一辺を垂直に保ったまま水中に沈んでいる状況を考える。パスカルの原理により、直方体の表面全体に同じ水圧を受けているとすると、直方体自身にかかる重力で沈んでいくはず。

実際には、水圧は水深によって違う。深海では凄い水圧がかかることからも理解できる。ということは、直方体の水深の浅い所にある面より、水深の深い所にある面の方が水圧が高い。つまり、直方体の底面の方に上面より大きい力がかかっており、その差が、直方体自身にかかる重力より大きいので、直方体は浮かび上がるのだ。

言われてみれば当たり前である。が、このことを学校で習ったことが無いような気がする(忘れているだけ?)。直方体が押しのけた水の体積の重さより、直方体の重さが軽ければ浮かぶ(重さの差がよって浮力の大きさが決まる)という説明は受けたが、圧力差で説明する方が納得しやすいと思うのは私だけか。

ちなみに水圧は、そこより上にある水(空気も)の重さによると考えれば納得がいく。

問題は、粒子法などのシミュレーションで、本当にこの力が出てくるか、という所。アルゴリズム次第では、うまくいかないこともあるのかな。