なぜ船は水に浮かぶのでしょうか？

船が水を抱えている巨大な空洞であると想像してみましょう。 沈むと、一定量の液体が移動し、周囲に空洞が形成されます。 これに応じて、水はボートに上向きの力を及ぼし、船を上方に押し上げます。これは静水推力として知られており、移動した水の重量に正確に等しくなります。

ボートの重量が押しのける水の重量よりも小さい場合、浮力がそれを上回り、ボートは浮きます。 逆に船の重量が大きくなると、重力に負けて海底に沈んでしまいます。

の原理 浮力 によって発見されました アルキメデス 古くから船の設計の基礎となってきました。 造船所は水の動きを最適化するボートを開発しました。

ある意味、浮遊船のイメージは単なる物理現象以上のものです。 それは人間の創造性の象徴であり、自然の法則を理解し、それを私たちの利益のために利用する私たちの能力の構造です。

創意工夫と創造性の物語

アルキメデスが浮力の原理をどのように開発したかを説明するメタストーリーは本当に並外れたものであり、今日でも私たちを驚かせ続けています。 このギリシャの賢者は古代シラクサに住んでいたと言われていますが、ある日、ヒエロ 2 世王が本当に差し迫った問題を抱えて彼を呼び出したと言われています。

国王は、自分のために金の王冠をデザインした金細工師が、自分の知らないうちに銀を使ってその王冠を作ったのではないかと疑った。 ヒエロはアルキメデスに、その王冠が純粋であるか、それとも価値の低い金属が含まれているかを判断してもらいたいと考えていましたが、もちろん、王冠を破壊する必要はありませんでした。

アルキメデスはこの挑戦に興味をそそられ、深く考え込んでしまいました。 彼は宮殿の庭園を歩きながら、木の枝が水中に沈むとその体積に等しい量の液体が押しのけられる様子を観察したと言われています。 そのとき、インスピレーションの火花が彼の心を照らしました。

王の問題を解決する鍵はまさに浮力の中にあった。 王冠が純粋であれば、その体積に等しい量の水が金に置き換わることになります。 一方、銀が含まれている場合、銀は金より密度が低いため、置換される水の量は少なくなります。

アルキメデスは自分の理論を検証するために、浴槽の縁まで水を満たし、秤の上に置きました。 それから彼は同じ容器を 2 つ用意し、1 つは縁まで水で満たされ、もう 1 つは空でした。 彼は王冠を水で満たされた容器に浸し、追い出された水を空の容器に集めました。

彼は慎重に、王冠によって押しのけられた水の重さを測定しました。 次に、彼は王冠と、押しのけられた水の体積に等しい金の重さを量りました。 重さが一致していれば、クラウンは純正でした。 王冠の重量が金の重量よりも小さかった場合、その差は使用された銀の量を示します。

アルキメデスはその結果をヒエロ王にもたらしました。 王はアルキメデスが重さを比べるのを固唾をのんで見守った。 緊張感が伝わってきました。 最後に、アルキメデスは次のように発表しました。「王冠は純粋ではありません！」 製造には銀が使用されています。