船はなぜ浮かぶ?その理由をわかりやすく解説します!

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船はなぜ浮かぶ?その理由をわかりやすく解説します!

大きく、材料や鉄や鋼でできており、とても重たいはずの船。しかし、船は海に浮いています。

では、なぜ船は海に浮いているのでしょうか?この記事では、船が浮かぶ理由をわかりやすく解説していきます。

船が海に浮かぶのは「浮力」のおかげ

船が海に浮かぶのは「浮力」のおかげ

浮力とは、「物が浮かぶ為に必要な力」。

船が海の上で浮いていられるのは、下から水の力で船を押し上げてくれているからなんですね。

では、その水の力はどれくらいなのでしょうか?

簡単に言うと、一人で満杯のお風呂に入ったとき、お湯があふれますよね。

そのあふれたお湯の量と同じ力が、体を支えてくれます。

では、体の大きいお父さんと一緒にお風呂に入った時はどうでしょうか?

より多くのお湯が溢れますよね。

船も同じで、大きい程、「浮力」が強いという事になります。

ちなみに、この浮力を発見した人は「アルキメデス」という名前で、彼から名前を取って「アルキメデスの原理」と呼ばれています。

余談ですが、「アルキメデス」がこの「浮力」について知った時が、まさに「お風呂に入っている時」だそうですよ。

アルキメデスは紀元前3世紀、しかもイタリアの人なのですがこのエピソードを聞くと親近感が湧きますよね。

鉄や鋼を使用する船が浮く仕組み

鉄や鋼を使用する船が浮く仕組み

先ほどは大きさが大きいほど、浮力も大きくなることついてのお話をしました。

では、重さはどうでしょうか?

鉄や鋼を多く使用している船は当然重たいはずですが、海に浮いています。

実はこれには「密度と体積」が関わっています。

例えば、100kgの鉄の球(野球ボールサイズ)と、100kgの大きい鉄の鍋。

どちらも重さは同じですが、実は鉄の球の方が沈みます。

簡単に言うと、同じ重さでも小さくてまとまっている物は沈みやすく、大きくて広がっている物は浮かびやすいという事。

これにも「アルキメデスの原理」が当てはめられ、より多く、お風呂の水を外に出せる大きな物は、大きな浮力を得られます。

その為、船は鉄で出来てはいるけれど、横に大きいから浮くことができるんですね。

とはいっても、重すぎれば当然沈みます。

大きさと重さのバランスが取れていて、「浮力」が助けてくれるから船は浮いていられるんです。

船はどのくらいの大きさまで浮けるのか

はどのくらいの大きさまで浮けるのか

ではどれくらいの大きさまで船は浮かぶ事ができるのでしょうか?

答えは、「無限大」です。

もちろん、現実では海の大きさや法律、造ったり整備したりする場所を考えると、大きさに限界はあります。

しかし、「アルキメデスの原理」の考え方では、どんな大きさの船でも、重さとのバランスが取れていれば浮かぶ事ができるんです。

ちなみに、2017年現在で世界最大の船は韓国で造られた「プレリュード」で、その大きさはなんと「488m」、東京タワーやエッフェル塔を超える大きさなんです。

オーストラリアで、液化天然ガスを運ぶ仕事をしている船だそうですよ。

まとめ

今回は、「船が浮かぶ理由」について3つ解説させていただきました。

  • 船が浮かぶ理由は、「浮力」があるからであり、その浮力について説明したものが「アルキメデスの原理」
  • 物は「密度と体積」が広く大きいほど、浮きやすくなる
  • 計算上では、浮力と重さのバランスさえ取れていれば、どんな大きさの船でも浮かぶ。

菅製作所では、船舶用機器も多数製作しております。


参考文献:
1. 川崎 豊彦,図解入門よくわかる最新船舶の基本と仕組み[第4版],株式会社秀和システム,2020年 第1版
2. 池田  良穂,今日からモノ知りシリーズトコトンやさしい船舶工学の本,日刊工業新聞社,2017年 初版

参考サイト:
NGKサイエンスサイト「水の中では体の大きい方が軽い!?」
建築学生が学ぶ構造力学「アルキメデスの原理とは?1分でわかる意味、証明、浮力との関係、公式」
大和ミュージアム
フナフナ「世界最大の船!?」
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この記事を書いた人

株式会社菅製作所

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北海道北斗市で、スパッタ装置やALD装置等の成膜装置や光放出電子顕微鏡などの真空装置、放電プラズマ焼結(SPS)による材料合成装置、漁船向け船舶用機器を製造・販売しています。
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