海や川に小さな鉄の塊を投げ入れると、当然のようにすぐに底へと沈んでしまいます。鉄は水よりもはるかに重い物質だからです。しかし、同じ鉄で作られた巨大なタンカーや豪華客船は、沈むことなく悠々と水面を進んでいきます。この直感に反する現象の裏には、物体全体の密度という科学的な秘密が隠されています。
密度とは、一定の体積の中にどれだけの重さが詰まっているかを表す数値です。水の密度は1立方センチメートルあたり1グラムですが、鉄の塊の密度は約7.8グラムもあります。水よりも密度が大きい物質は沈むため、鉄の塊は水に浮くことができません。では、なぜ鉄の船は浮くのでしょうか。その答えは、船の内部構造にあります。
船は中身が詰まった鉄の塊ではなく、内部にとても広い空間を持つお椀のような形に作られています。この広い空間の中には空気がたっぷりと入っています。空気の重さは水に比べてほぼゼロに近いほど軽いため、鉄の重さと空気の軽さを合わせて船全体の体積で計算すると、船全体の平均密度は水よりも小さくなるのです。つまり、船を大きく作って内部にたくさんの空気を閉じ込めることによって、巨大な鉄の建造物を水よりも軽い状態に変化させて浮かべているというわけです。
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