船が浮き、潜水艦が潜る仕組みクイズ
アルキメデス、バラストタンク、プリムソル線。鋼鉄の船が浮く理由を読んで、10問に挑戦しましょう。
物が浮く理由
物を水に入れると、物は水の一部を押しのけます。すると水は、押しのけられた水の重さと同じ大きさの力で、物を押し返します。これがアルキメデスの原理で、風呂の中でこれに気づいたと伝えられる古代ギリシャの学者にちなんで名付けられました。
物が押しのけた水より軽ければ、上向きの力が勝って物は浮きます。重ければ沈みます。
ですから大切なのは、物が何でできているかだけではなく、その形でもあります。鋼のかたまりは沈みますが、鋼を中が空洞の船体に広げると、大きさの割に軽いまま、たくさんの水を押しのけられます。
鋼の船が浮くしくみ
船体の中は、ほとんどが空気です。鋼と空気を合わせた船全体の密度は水より小さいので、鋼だけなら沈むはずなのに船は浮きます。
船は積み荷が多いほど深く沈みます。浮き続けるには、より多くの水を押しのけなければならないからです。海水は淡水より密度が大きいので、船は川よりも海のほうが少し高く浮きます。
船の側面には、プリムソル・マークとも呼ばれる満載喫水線が描かれています。水面がこの線より上に来たら、船は積みすぎで危険な状態です。
潜水艦が潜り、浮上するしくみ
潜水艦は、浮くか沈むかを自分で選べます。潜水艦には大きなバラストタンクがあります。潜るときは弁を開けて海水を流し込み、押しのける水より重くなることで沈んでいきます。
浮上するときは、圧縮空気をタンクに吹き込んで水を押し出します。すると再び軽くなり、上がっていきます。
潜舵と呼ばれる小さなひれは、進みながら上下に向きを変える助けになります。水面近くでは、乗組員は潜望鏡で外を見ることができます。潜望鏡は鏡やプリズムの入った筒で、波の上に顔を出します。