浮く船は、どうやって作るの?(形と浮力)
まず、答え
浮く船を作るコツは、中を空どうにして、広く・水が入らない形にすることです。同じ材料でも、広げて水をたくさん押しのける形にすると、重いものも浮かべられます。
どうして?
材料そのものが水より重くても、形を工夫すれば浮きます。ボウルのように広げて、中を空どうにすると、たくさんの水を押しのけて、浮く力(浮力)が大きくなります。
ただし、水が中に入るとしずんでしまいます。だから、へりを高くして、水を入れないことが大事です。
もう一歩
船作りのポイントを見てみましょう。ひとつめ、底を広く(平らか、丸く)して、水をたくさん押しのける。ふたつめ、へりを高くして、波や荷物で水が入らないようにする。みっつめ、重いものを真ん中・低い位置に置いて、ひっくり返りにくくする(安定)。よっつめ、左右のバランスをとる。
カヌーが細長いのは、水の抵抗を減らして、速く・まっすぐ進むためです。船の形は、「浮く」「たおれない」「進みやすい」のバランスで決まります。同じアルミホイルでも、丸めると沈み、船の形にすると浮いて、おもりものせられます。しずんでしまったら、原因(水が入った? かたむいた?)を見つけて直す。これが上達のコツです。
へぇ、となる話
昔の人は、1本の木をくりぬいて、カヌー(丸木舟)を作りました。中を空どうにして水を押しのける、という浮力の知恵は、大昔から使われてきたのです。
身のまわりの同じしくみ
アルミホイルの船、ペットボトルのいかだ、おけやたらい、カヌーやボート。どれも、形の工夫で水に浮いています。