物体が沈む理由を理解する—密度のしくみ

密度とは

密度は、物体のサイズあたりの質量の大きさを示す指標です。質量が大きいほど、密度は高くなります。

流体の密度

流体にも密度があります。たとえば水の密度は 1 g/cm³ で、1 cm³ の水には 1 g の質量が含まれます。

物体が流体に入るときの変位

物体を流体に入れると、物体と同じ体積だけの流体が押しのけられます。例として、1 cm³ の木のブロックを水に入れると、1 cm³ の水が変位します。

物体の密度が流体より大きい場合

このとき、変位した流体の質量は物体の質量より小さくなるため、物体は沈みます。たとえば 1 cm³ の鉄のブロックは約 0.78 cm³ の水しか変位せず、鉄の質量が水の質量を上回るため沈みます。

物体の密度が流体より小さい場合

変位した流体の質量が物体の質量を上回るため、物体は浮きます。例として、1 cm³ のコルクブロックは約 1.25 cm³ の水を変位し、コルクの質量は変位した水の質量より小さいので浮かびます。