水と石はどっちが重い？（密度とは）

まずは見てみよう！

どんな実験？

実験手順と種あかし

• 浮力を利用した体積の測り方「体積を測る1」の応用を紹介します。
• 水と石ではどちらが重いかを確かめるために、水の中に石を入れてみます。
• 石は水に沈んで、水よりも重いことがわかります。
• ところで、本当に石は水よりも重いのでしょうか？
  石の重さは33.7g、容器の中の水は250gで、水の方が重いですね。何かへんですね？
• 水は量によって重さは変わりますので、全体の重さで比べても、水に浮くとか沈むとかはわからないのです。
• このように水に浮くのか、沈むのかを考えるときは全体の重さではなく、同じ大きさ（体積）で物質の重さを比べないといけないのです。
• そこで、「密度」という値を使って比べます。
  （密度）＝（質量）÷（体積）
  （質量は地球の上で測ると重さと同じ値になります。重さ100g（正式にはgw：グラム重という）であれば質量100gです）
• この密度という値を使うと物質自体の重さを比較できます。水に浮くとか、沈むとかがわかります。
• 使った石の密度を測ってみましょう。「体積を測る1」の方法で石の体積を測ります。
• 水を入れた容器をはかりの上に乗せてゼロリセット（表示を0gにする）しておきます。
• トングを目印の線まで沈めて、トングの体積を測ります。はかりに3.7gと表示されれば、体積がおよそ3.7cm³であることがわかります。
• 次に、石の体積を測ります。石を水の中の中間まで沈めると、表示された値から体積がわかります。たとえば、16.5gと表示されれば、16.5－3.7(トング) ＝ 12.8 cm³が石の体積です。
• 次に、石を底に沈めます。このときに表示される値が石の重さ（質量）です。たとえば、33.7であれば、33.7gの重さ（質量）となります。
• 以上の結果から、密度は次のように計算できます。
  （密度）＝（質量）÷（体積）＝33.7 (g) ÷ 12.8 (cm³) ＝ およそ2.6 (g/cm³)
• 水の密度はおよそ1.0 g/cm³ ですので、これより密度の大きな石は沈みます。「石は水よりも重い」という言い方をします。正式には「石は水よりも密度が大きい」と言う方が正確です。
• このように、物質そのものの重さ（質量）を比較するときに「密度」を使います。
• この実験動画はJSPS科研費 18K03956の助成を受けて制作しました。

【キーワード】	浮力
【関連項目】	体積の測定、体積を測る1
【参考】	石綿良三・根本光正「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P48-51 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P188-189

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