良問 熱69：水中に沈めた円筒（気体の浮力）

このシミュレーションについて

一端を閉じた円筒を開口部を下にして水中に沈める。深さによって内部の気体の高さが変わり、浮力が変わる。等温変化と断熱変化で、円筒がつり合う深さがどう違うかを調べる

動かせる条件

水面での気体の高さ d ／ 断面積 S ／ 円筒の上端の深さ h ／ 気体の変化 ／ 答え合わせ

やってみよう・ポイント

• ポイント：円筒の上端は大気圧との差で、内部の水面での水圧との差が「浮力」として働く。円筒と気体全体で見ると、浮力は気体の体積の分の水の重さ ρSxg に等しい。気体が縮むほど浮力は小さくなる。
• やってみよう：①深さ h を 0 から増やして、気体の高さと必要な外力がどう変わるかを見る。②外力がちょうど 0 になる深さを探し、右のグラフの交点と見比べる。③変化を断熱にして、同じ高さになる深さがどう変わるか調べる。

使い方

• スライダーで条件を変えると、結果がどう変わるか確かめられます。
• 「一時停止」「リセット」「速さ」で、動きを止めたり、ゆっくり見たりできます。
• 図の上をクリック・ドラッグできるものは、点を選んだり、物体を動かして初期条件を決められます。
• 右の欄の数値（理論値・実測値）やグラフで、予想と結果を照らし合わせてください。
• 「全画面」で、教室のスクリーンに大きく映せます。

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