解ける？融ける？どっちでもいいらしい。まぁいいか。それよか、昨日あたりにこのタイトル関連の記事を見て、いまいち自分でもしっくりきてなかったので、練習のために説明を考えてみようと思った。
まず、昨日オフラインで考えたことをまとめて書いてみる。
「氷が浮いている」ということは、「沈んでる分の氷の体積と同じ体積の水の重さ」＝「氷の重さ」である。
氷は解けても重さは変わらない。なので、「氷の重さ」＝「解けた水の重さ」である。
二つの等式をつなげると、「沈んでる分の氷の体積と同じ体積の水の重さ」＝「解けた水の重さ」になる。
圧力と温度はほぼ等しく、重さが同じであるなら体積は等しくなるので、「沈んでる分の氷の体積と同じ体積の水の体積」＝「解けた水の体積」となる。
前半部分の意味が重複しているのでそれを削ると、「沈んでる分の氷の体積」＝「解けた水の体積」となり、これによって「浮いてる氷は解けても水かさは増えない」ことが証明できる。
後半部分の説明は美しいが、前半に出てくる「沈んでる分の氷の体積と同じ体積の水の重さ」が長ったらしいことこのうえない。美しくない。前半で躓いたら後半なんて意味ない。「質量」は「重さ」と言い換えているのに、「体積」がそのままなのもとっつきづらい。説明なのだから、精度を犠牲にしてでもわかりやすさを追求すべき。圧力とか温度とかフツーは気にしないし、それがわかるなら自分で考えられる。
まずは、長ったらしい言い回しを必要な要素で分解すると、「沈んでる部分」「体積」「同じ体積」「水」「質量」か。「部分」に「体積」の意味を持たせれば、「沈んでる部分と同じ量の水の重さ」とか言えるか。まだまどろっこしいが、浮力の概念上、仕方ない部分もあるか。「体積」を「量」と言い換えるのは悪くない。「大きさ」だと少しぶれる。
まずは浮力の説明をしたほうが良いのかもわからんね。
わかりやすい方向から説明を試みる。
水より重いものは水に沈む。水より軽いものは水に浮かぶ。これを別の言葉で言い換えると、「同じ量の水」と比較して、重ければ沈む、軽ければ浮く、となる。
浮く場合の「沈んだ部分の量と云々」までの説明がちょっと思いつかない。水の外のことまで持ち出してみるか。
水の外に居れば、水の浮力は受けない。水の中に居れば、水の浮力を受ける。半分だけ水の中に居れば、半分だけ水の浮力を受ける。「浮いている」ということは、つまり「かかっている重力」と「水に入っている分の浮力」が釣り合っているということ。別の言い方をすれば、「重さ」と「沈んでる部分と同じ量の水の重さ」が同じになっているということ。
そういや、空気の中に居る以上は空気の浮力も受けるんだなーとか考えつつも、関係ないので放棄。なんとか前半部分までつなげられたが、もう少しスマートにできそう。
浮力の説明の一つ目は「水と比較した重さ→同じ量の水と比較した重さ」という流れで、二つ目は「力→重さ」という流れになっている。いきなり「力」が出てきてるのは不自然か。「重さ」だけでなんとかなるなら「浮力」という言葉を使わずにつなげたいところ。前半の言い換え表現は、後半の冒頭があれば要らないかもしれない。
水より重いものは水に沈む。水より軽いものは水に浮かぶ。これは、「自分と同じ量の水の重さだけ、上向きの力（浮力）を得る」からである。
水の外に居れば、水の浮力は受けない。水の中に居れば、水の浮力を受ける。半分だけ水の中に居れば、半分だけ水の浮力を受ける。つまり、「水に沈んでいる分だけ、水の浮力を得る」ということになる。
「モノが浮かんでいる」という状況は、「モノにかかる重力」と「モノにかかる浮力」が同じになっている状況である。つまり、「モノの重さ」と「沈んでる部分の水の重さ」が同じになっている、ということである。
やっぱり「浮力」ははずせなかった。そのかわり、「浮力」へのつなぎを作成。仮に下の方では「量」もはずしてみたが、まぁ悪くない。前半で理解が得られれば十分意味が通る。
そろそろまとめてみる。
水より重いものは水に沈む。水より軽いものは水に浮かぶ。これは、「自分と同じ量の水の重さだけ、上向きの力（浮力）を得る」からである。同じ量の水より軽ければ、かかる重力よりも浮力の方が大きくなるため、水に浮く。
水の外に居れば、水の浮力は受けない。水の中に居れば、水の浮力を受ける。半分だけ水の中に居れば、半分だけ水の浮力を受ける。つまり、「水に沈んでいる分だけ、水の浮力を得る」ということになる。
「氷が浮かんでいる」という状況は、「氷にかかる重力」と「氷にかかる浮力」が同じになっている状況である。つまり、「氷の重さ」＝「沈んでる分の水の重さ」である。
氷は解けても重さは変わらない。なので、「氷の重さ」＝「解けた水の重さ」である。
二つの等式をつなげると、「沈んでる分の水の重さ」＝「解けた水の重さ」になる。
重さが同じなら水の量は等しくなるので、「沈んでる分の水の量」＝「解けた分の水の量」となる。
つまり、「水の中に沈んでいた氷の量」と「氷が解けてできる水の量」が同じになるため、「浮いてる氷は解けても水かさは増えない」ということになる。
書きながら色々調整。
水と氷の文字がごっちゃだと見づらいな。コオリ？アイス？むぅ。
「沈んでる分」か「沈んでる部分」か。「沈んでる量」もありか。
現段階ではこの程度が限度だな。
