こんにちは！プールやお風呂で水に潜ると、なんか不思議な力を感じるよね？ 今回は、水の中に潜む不思議な力、「水圧」と「浮力」についてわかりやすく解説していくよ！
1. 水圧：水深が深くなると、耳が痛くなるのはなぜ？
水の中に潜ると、耳が「キーン」って痛くなること、あるよね？ あれは、水の中では、深くなるほど強い圧力がかかるからなんだ。この圧力のことを 「水圧」 って言うんだ。
水圧が強くなるほど、耳を押される力が強くなるから痛く感じる ってわけ！
水圧の仕組み
水圧は、水の重さが原因で生まれる力だよ。水は重いから、深く潜れば潜るほど、その上にある水の重さが増えていくから、水の中では、深くなるほど水圧が大きくなるんだ。
実験してみよう！ 水圧を感じてみよう！
ペットボトルに水を入れて、側面にいくつか穴をあけてみよう。すると、どうなるかな？
そう、穴の位置が低いほど水の勢いが強くなるよね？ これは、水深が深いほど水圧が大きくなるからなんだ。
2. 浮力：プカプカ浮くのはなぜ？
お風呂に入ると、体が軽くなったように感じたり、プカプカ浮いたりするよね？ これは水の中にいると 「浮力」 という、物を浮かせる力が働くからなんだ。
実験してみよう！ 浮力を体感！
空のペットボトルにフタをして、プールやお風呂に沈めてみよう。ペットボトルを手で押さえつけてみて。何か力を感じない？
そう、ペットボトルを沈めようとすると、グッと押し返されるような力を感じるよね。これが 浮力 なんだ！ 水中の物体には、常にこの浮力が働いているんだよ。
浮力の性質
今度は、ペットボトルをもっと深く沈めてみて。押さえつける力は、浅くっても深くても変わらなかったでしょう。浮力の強さは水深が変わっても変化しないんだ。
でも、深くなると水圧が高くなるから、ペットボトルがだんだんペチャンコになっていくよ。水圧は、水中のあらゆる方向から物体を押す力なんだよ。深く潜ると、耳が痛くなったり、体全体で水圧を感じるよね？ あれと同じように、ペットボトルも水圧を受けているんだ。
あまり深く沈めすぎると、水圧でペットボトルがペチャンコになってしまうこともあるから気をつけよう！
浮力の正体って？：アルキメデスの原理
じゃあ、なんで浮力が働くのか、不思議に思わない？
実は、浮力は 「水圧の差」 によって生まれているんだ。
水の中に物体を入れると、物体の上面と下面には水圧が働くよね。そして、水深が深いほど水圧は大きくなるから、下面に働く水圧の方が、上面に働く水圧よりも大きくなるんだ。
この水圧の差によって、物体は下から押し上げられる力を受け、それが浮力となるわけ！
アルキメデスの原理とは？
浮力の大きさは、「物体が押しのけた水の重さ」に等しいんだ。これを 「アルキメデスの原理」 というんだよ。
例えば、10㎤の物体にはたらく浮力は、水10㎤の重さと同じ10ｇになるんだ。 つまり、水に沈めた体積で、浮力の大きさがきまるってことです。
3. まとめ
今回は「水圧」と「浮力」について解説したけど、どうだったかな？
- 水圧は、水深が深いほど大きくなる！
- 浮力は、水圧の差によって生まれる、物を浮かせる力！水に沈めた体積できまる。
これらの力は、私たちの生活のいろんな場面で活躍しているんだ。例えば、潜水艦は水圧に耐えるための構造を持っているし、船が浮くのも浮力を利用しているんだよ！
今度、プールやお風呂に入るときは、水圧や浮力を意識して、水の不思議を体感してみてね！
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