重心と浮心、幾何中心について

今回は、重心と浮心の物理法則について考えたいと思います。

私のブログは大人向けの内容ですので、教科書に書かれている内容とは異なっている可能性があります。

学校でテストをする場合、教科書から学ばなければ点数を取れません。(^^;

次の記事は、今回のお話に関連するお話です。
1.だるまが起き上がる仕組みを分析
2.コマが倒れるまでを分析
3.自転車がバランスよく進む仕組みを分析

今回は、次の物理法則に関する概念を加えたいと思います。
4.質量中心と浮心、幾何中心について
5.船が海に浮く時のバランス計算
6.重心と質量中心、浮心について


まず、重さが何なのかと言うと、密度の違いによる差だと思います。


例えば、図の様に空気の塊、水の塊、炭素の塊があったとします。
空気の塊は、大きな空気が図の様に詰まっていて、我々の生活環境では気体として存在します。
水の塊は、大きな水が図の様に詰まっていて、我々の生活環境では液体になっています。
炭素の塊は、小さな炭素が図の様に詰まっていて、我々の生活環境では固体としてよく見かけます。

図の様に、物質の塊は密度に違いがあり、密度の高い方が重く、密度の低い方が軽い。


例えば、密度が低く軽い水に、それよりも密度が高く重い炭素の塊が入ると、図の様に沈下します。


図の様に密度が低く軽い水に、それよりも密度が低く軽い空気の塊が入ると、空気は軽いので浮上します。

これが、重さです。


次は、重心がどのようなものか考えてみましょう。


図の箱が均等な密度だとしたら、箱の中心が重心となります。

この重心(質量中心)は、幾何中心と同じ位置です。


では、赤く囲んだ部分は75kg、箱の4分の2を占め、均等な密度だとします。
青く囲んだ部分が25kg、箱の4分の2を占め、均等な密度だとします。

50kg地点が重心であり、重い方に重心は偏るので、次のような計算になると思います。

(中心の重さー軽い箱の重さ)÷重い箱の重さ=重い箱にある重心の高さ率
(50kg-25kg)÷75kg=3分の1

つまり、赤く囲った部分の下から3分の1、赤い矢印の部分が重心の高さだと思います。


次は、浮心について考えてみましょう。

図の様に、重さ100kgの箱があったとして、中には空気が入っています。
100kgの重さと、それに釣り合う浮力が、黄色い線で囲った水中の箱に入っている空気です。

箱の重さと水中の空気が拮抗する部分は、緑色の矢印で示す水面となります。

黄色い線で囲った水中にあるオレンジ色の丸部分が、浮力の中心である浮心です。


箱が傾くと、水中に沈む箱の部分が変わり、図の様に浮心の位置が変化します。

自分で計算した内容なので、間違いがあるかも知れません。

参考程度にお読みください

以上

投稿者: 管理人

気象学、知識人のお話、海外の歴史、コンピューター、プログラミング、映画、ゲーム、パチンコ、パチスロ、料理などを好んでいます。 最近は忙しいので、映画、パチンコ、パチスロをやめています。(^^;

「重心と浮心、幾何中心について」への6件のフィードバック

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