【ブレインストーミング】水面は上がったのか、下がったのかな？
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大きな木製のバケツにたくさんの水が入っており、その水面には小さな木製のバケツが浮かんでいて、その小さなバケツの中には鉄の塊がある。 さて、この鉄の塊を取り出してそのまま大きな木製のバケツの水の中に入れます。すると、大きな木製のバケツの水面は、さっきより上がりますか、それとも下がりますか？
鉄の密度は水の密度よりも大きいため、鉄の塊を水に入れると押し出される水の体積が小さくなり、その結果沈んでいきます
下がると、鉄が水を押しのける体積は、間違いなく小さなボウルが水を押しのける体積よりも小さい。
そのままでいいですか？どうせ大きなボウルの中のものはそんなに重くないですから
鉄の塊を浮かせるのに必要な排水量は、その体積よりもはるかに大きく、水面が下がる。
鉄の塊を木製のバケツの水に入れると、水の浮力は小さな木製バケツと鉄の塊の重さの合計に等しくなる。一方、鉄の塊を大きな木製バケツに直接入れると、固体の鉄の塊は底に沈んでしまう。これは、木製バケツの底面が鉄の塊に支持力を与えるからだ。力のつり合いから、水の鉄の塊に対する浮力は鉄の塊の重さよりも小さいことがわかる。したがって、水が木製バケツと鉄の塊全体に与える浮力も小さくなる。公式F=ρgvによれば、Fが小さくなればVも小さくなり、その結果水位は下がる。もし鉄の塊が固体でなければ、大きな木製バケツの中で浮遊したり漂ったりする可能性があり、その場合水の浮力は変わらないため、水位も変わらない