今回は、人や物がなぜ水に浮くのか、水が人や物を浮かせる「浮力」とは何かについて説明していきたいと思います。
浮力について理解するためには、まず「水圧」について理解しておく必要があります。
水圧とは、水の重さによってかかる圧力で、上から下向きにかかり、深いところにいくほど大きくなる、というのが一般的なイメージでしょう。
しかし実は、水圧は下向きだけではなく、「左右や上向きなど、全ての方向にかかっている」というのが非常に重要なポイントです。
全ての方向に水圧がかかる原理について説明していきます。
水の浅いところでは、上にある水の重さが少ないため、上から押しつぶされる力はあまり掛かっていません。
そのため、水分子は広い空間の中で動くことができ、水分子が壁にぶつかる可能性は低くなります。
一方、水の深いところでは、上にある水の重さが多いため、上から押しつぶされる力が大きく掛かっています。
すると、水分子が動ける空間が押しつぶされて狭くなっているため、水分子が壁にぶつかる可能性が高くなります。
この水分子が壁にぶつかる力が、上下左右全ての方向にかかる水圧の正体なのです。
このように、流体（液体・気体）において一か所に力がかかると、それが全ての方向に伝わる現象を「パスカルの原理」と呼びます。
以上のとおり、水には深いところほど大きな「上向きの水圧」がかかっているということになります。
そして、水の上の人や物の重量（下向きの力）と、上向きの水圧（上向きの力）が釣り合うときに、その人や物は浮かぶ、というわけです。
ちなみに、上向きの水圧により生じる浮力は、水に接している全ての面に平等にかかります。
よって、水に接している面を大きくすればするほど、その物は大きな浮力を受けることができるということです。
あんなに大きな船が浮かぶことができるのは、
①水に触れる面積を大きくして、受ける浮力をできる限り大きくしている
②船体を空洞にすることで、できる限り軽くしている
という２つの理由によるものとなります。
最後におまけとして、イスラエルとヨルダンの国境に「死海」という湖があります。
ここは非常に塩分濃度が高く、強い浮力を持っている（沈むことができない）ことで有名です。
この原理も、先ほどの上向きの水圧で説明することができます。
先ほど説明したとおり、上から圧力を受けて空間が押しつぶされることで、水分子が壁にぶつかる力が全方向への水圧です。
死海は塩分濃度が高いため、同じ空間に存在する物質の量が多いということになります。
そのため、物質同士がぶつかる確率や、物質が壁にぶつかる確率がより高くなるので、全方向への水圧がただの水より強くなります。
その結果、浮力が大きくなる、という原理です。
以上、人や物が水に浮かぶ理由、浮力について説明していきました。
うまく浮かべない子供がいたら、水にふれる面積をなるべく多くして、水が上向きの力で押してくれている、とイメージするよう伝えてみてください。