アルキメデスの原理、人間の比重

【アルキメデスの原理】流体中で静止している物体の浮力の大きさは、物体をその流体の大きさで置き換えたとき、それに働く重力の大きさに等しい。

水に沈む物体 体積が100cc、比重は2とします。この物体の重さは200gです。この物体は水の比重1より大きいので沈みます。上記の原理により、その浮力は100ccの水の重さとなりますから、100gです。水中での重さは200g-100gで100gとなり軽くなります。

水に浮く物体 比重0.9の物体について考えてみます。水の比重1より軽い0.9なので浮きます。水に沈んで入る部分と、浮いている部分の割合について考えます。この物体の体積を1とするとき、沈んでいる部分の体積は全体の0.9になります。比重と同じ数になります。浮いている部分は(1-0.9)=0.1です。
人体各部の比重
各部分 比  重
全体 0.923〜1.002
筋肉 1.085
2.01
脂肪 0.92
血液 1.050〜1.064
「かなづちの水泳指導」より

★浮くことと人間の比重

人間の比重は0.923から1.002です。人により大きな違いがあります。0.923の子は非常に浮きやすくなります。1.002の子は沈みます。

たいがいの人は背浮きをした場合耳から上の部分が水面上に表われています。このような姿勢で手を真横にあげて泳ぐのが「ちょうちょ背泳ぎ」です。息継ぎは問題なく泳げるので、これができると自信がつきます。

脂肪分の多い太っている子は比重が軽く浮きやすく、泳ぎを得意とします。肥満の子ども対策として、水泳などはいかがでしょうか。

一般に男子より女子が脂肪が多いので女子の方が泳ぎを得意とします。やせている子は脂肪分が少ないので浮くのに苦労します。

筋肉は比重が重いです。筋肉の多いスポーツ・タイプの子は浮くことは得意ではありません。

淡水における浮き身は比重が0.9875より少ない場合可能だといわれています。このサイトでは片足に浮きをつけて浮き身をしやすくしています。

上の表からすると骨の比重は2,01で骨の多い頭は体の部分中では一番重く、水の中では頭の方から沈んでしまうと考えられますが、近くに肺があり浮き袋の役目をしているので、上半身は軽くなり足の方から沈みます。

太っている子は浮きやすい。5歳児
品名 比  重
海水 1.03
綿 1.54
羊毛 1.32
ナイロン 1.14
ポリエステル 1.31

原典は海水は理科年表から。綿からポリエステルは繊維百科事典(丸善株式会社)からとりました。

海水の比重は水より重いですね。浮き身の限界は水の場合0.9875です、海水の比重は1.03ですので水の1.03倍重いものを浮かせることができます。 0.9875×1.03=1.017 となって、一番比重の大きい人は1.002ですから、海水中ではだれでも浮き身ができます

綿は水より重いか軽いか?この表からわかります。

この表を利用して着衣の場合どのくらい重くなるかも計算できます。衣類を脱ぐかどうかは水の温度に関係します。冷たいときには着ているほうが良いと思います。