浮力と重力

重力と浮力は、自然界において物体の静と動に寄与する2つの重要な力である。これらの力は、航海工学、天文学、物理学などの分野で重要な役割を担っています。これらの分野で活躍するためには、重力と浮力の両方をきちんと理解することが不可欠です。今回は、重力と浮力とは何か、その定義、2つの力の類似点、2つの力の応用、最後に重力と浮力の違いについて説明します。

浮力とは？

浮力とは、物体に作用する流体の上向きの力のことです。静止流体の圧力は、測定点の深さ、重力加速度、流体の密度にのみ依存します。他の2つを定数と考えると、圧力は深さだけに依存する。ポイントが深いほど、圧力は高くなります。これはリニアスケールです。つまり、流体の中に置かれた物体は、上と下の圧力の差を感じることになる。下の圧力は上の圧力より高く、物体を上に押し上げようとする。これが浮力です。浮力は物体の重量と同じかそれ以上なので、物体は沈まない。物体の重さが浮力より大きければ、物体は沈みます。高さによって圧力が変化しても、ある高さの差に対する圧力差は、流体全体で同じになります。つまり、浮力は流体中の物体の位置によって変化することはない。

重力とは何か？

万有引力を最初に提唱したのはアイザック・ニュートン卿である。しかし、ケプラーの前にガリレオ、ガリレオが重力の基礎を築いてくれたのです。ここで、M1とM2は点状物体で、rは2つの物体の間の変位であり、F = G M1 M2/r2 という式が重力の強さを表している。実生活では、どんな大きさの普通の物体でもよく、rは重心間の変位である。重力は距離効果であると考えられています。このため、相互作用の時間間隔の問題が発生する。この考え方を用いると、重力場を省略することができる。重力は物体を引き寄せるだけです。重力場では反発はない。地球が物体に及ぼす重力は、地球上の物体の重量とも呼ばれる。重力は相互作用のある力です。物体Aは物体Bに対して、物体Bは物体Aに対して、同じ力を発揮する。