変位（流体）
流体力学では、物体が流体に大部分浸漬され、押しのけてその位置を占める 際に変位が発生します。この変位した流体の体積を測定し、そこから物体の体積を推定することができます。つまり、物体の体積は、流体に押しのけられた流体の体積と正確に等しくなります。
液体に浸された物体は、その体積に等しい量の流体を押しのけます。したがって、浮力はアルキメデスの原理によって表されます。これは、物体の重量は体積と流体の密度の積によって減少するというものです。物体の重量がこの押しのけた量より少ない場合、物体は浮き、この量より大きい場合、物体は沈みます。押しのけられた流体の量は（アルキメデスの原理により）その体積と直接関係しています。沈む（完全に水没する）物体の場合、物体の体積が押しのけられます。浮く物体の場合、押しのけられた流体の重量は、押しのけた物体の重量と等しくなります。
変位の応用
この方法は、固体の形状が不規則であっても、その体積を測定するために使用できます。このような測定方法はいくつかあります。1つは、物体を液体（通常は水）に浸すと液面の上昇が記録されます。2つ目は、物体を液体で満たされた容器（オーバーフロー缶と呼ばれる）に浸し、溢れさせます。その後、こぼれた液体を集め、その体積を測定します。3つ目は、物体を液体の表面下に吊り下げ、容器の重量の増加を測定します。重量の増加は、物体によって押しのけられた液体の量に等しく、これは吊り下げられた物体の体積と液体の密度の積に等しくなります。[ 1 ]
アルキメデスの原理とは、流体中に浸漬された物体は、その物体が押しのけた流体の重量に等しい力によって浮上するという概念である。[ 2 ]押しのけられた流体の重量は数学的に求めることができる。押しのけられた流体の質量は、密度と体積m = ρVで表される。押しのけられた流体の重量はW = mgであり、ここでgは重力加速度である。したがって、押しのけられた流体の重量はW = ρVgで表される。
物体または物質の重量は、十分な浮力のある容器を円筒の中に浮かべ、水位を測定することで測定できます。物体または物質を容器に入れた後、水位の差が物体の重量に等しくなります。
参照
参考文献
- ^ Hughes, Stephen W. (2005). 「アルキメデスの再考：小さな物体の体積を正確に測定する、より速く、より良く、より安価な方法」. Physics Education . 40 (5): 468– 474. Bibcode : 2005PhyEd..40..468H . CiteSeerX 10.1.1.426.6138 . doi : 10.1088/0031-9120/40/5/008 . S2CID 250816225
- ^ 「浮力とは何か？」
