圧力・水圧・浮力の計算
p = F ÷ S の圧力、p = ρgh の水圧、F = ρVg の浮力(アルキメデスの原理)を計算。N・g・kg、cm²・m²、Pa・hPa・kPa、g/cm³・kg/m³、cm³・m³・Lの単位換算と途中式、大気圧を含む全圧、物体の浮き沈みの判定まで表示します。
例題で試す
値を入力して「計算する」を押してください。
使い方
- 1
計算の種類を選ぶ
圧力(力と面積)、水圧(深さと密度)、浮力(アルキメデス)から選びます。
- 2
値と単位を入力する
力Nまたは質量、面積、深さ、密度、体積を入力します。質量から力へはF = mgで換算します。
- 3
結果と途中式を確認する
公式への代入、単位換算、全圧や浮き沈みの判定を確認できます。
このツールの特長
- 圧力 p = F ÷ S を、力・質量・面積・圧力のどれからでも計算
- 水圧 p = ρgh と、大気圧を加えた全圧の表示
- 浮力 F = ρVg(アルキメデスの原理)と、体積・密度からの逆算
- 質量から力への換算(g = 9.8 / 10 / 9.80665 を切り替え)
- 密度プリセット(水・海水・油・エタノール・水銀)と物体の浮き沈み判定
- すべてブラウザ内で計算。登録不要・入力値は送信されない
こんな場面で便利
中学理科の圧力・浮力
圧力の単位換算や水圧・浮力の計算問題を、途中式つきで検算できます。
高校物理基礎の復習
p = F/S・p = ρgh・F = ρVg の使い分けと代入を確認できます。
水深と浮き沈みの見積もり
水深による圧力や、物体が浮くか沈むかの目安を確かめられます。
詳しい説明
圧力は「面を垂直に押す力」を「力がはたらく面積」で割った量です(p = F ÷ S)。単位はPa(パスカル)で、1 Pa = 1 N/m²です。面積はm²にそろえて計算し、1 m² = 10,000 cm²の換算に注意します。質量から力を求めるときは F = mg を使い、g = 9.8 m/s²(高校標準)や g = 10 m/s²(中学理科の「100gで1N」の近似)を選べます。
水圧(液体による圧力)は p = ρgh で、深さhに比例します。ρは液体の密度(kg/m³)、gは重力加速度、hは水面からの深さ(m)です。水では深さ10mあたり約100 kPa(およそ1気圧)増えます。実際に水中の物体が受ける全圧は、これに水面にかかる大気圧(約101.3 kPa)を加えたものです。同じ深さなら容器の形や水の量に関係なく水圧は同じで、向きは面に垂直です。
浮力はアルキメデスの原理より F = ρVg(押しのけた液体の重さ)です。物体が完全に沈んでいれば、浮力は深さに関係なく一定です。物体の密度(質量 ÷ 体積)が液体より小さければ浮き、大きければ沈み、等しければつり合います。浮いているときの浮力は物体の重さと等しくなります。
このツールは、力の単位(N、g・kgからの換算)、面積(cm²・m²)、圧力(Pa・hPa・kPa・N/cm²)、密度(g/cm³・kg/m³)、体積(cm³・m³・L)を自動で換算し、どの公式にどの値を代入したかを途中式で表示します。大気圧を含めた全圧や、物体の重さと浮力の比較による浮き沈みの判定も確認できます。
よくある質問
圧力と力は何が違いますか?
力は物体を押す大きさそのもの(N)、圧力は単位面積あたりの力(Pa)です。同じ力でも面積が小さいほど圧力は大きくなります。p = F ÷ S で、面積はm²にそろえます。
1 Paとはどのくらいですか?
1 m²の面積を1 Nの力で垂直に押したときの圧力で、1 Pa = 1 N/m²です。cm²を使う問題では 1 m² = 10,000 cm² の換算を忘れないようにしてください。
100gの物体にはたらく重力は1Nですか?
中学理科では「100gで1N」という近似(g = 10 m/s²)をよく使います。物理では g = 9.8 m/s²を使うため、100gなら約0.98 Nになります。このツールではgを切り替えられます。
水圧は何で決まりますか?
液体の密度ρと深さh、重力加速度gで決まり、p = ρghです。同じ液体・同じ深さなら、容器の形や水の量に関係なく水圧は同じです。深さ10mごとに約100 kPa(およそ1気圧)増えます。
浮力は深く沈めるほど大きくなりますか?
物体が完全に水につかっていれば、浮力は深さに関係なく一定です。浮力は「押しのけた液体の重さ」で決まり、物体の体積と液体の密度で変わります。
物体が浮くか沈むかはどう判定しますか?
物体の密度(質量 ÷ 体積)と液体の密度を比べます。物体の密度が小さければ浮き、大きければ沈みます。浮いているときは浮力と物体の重さがつり合っています。
関連ツール
単位変換
長さ・重さ・温度を一瞬で変換。メートル・インチ・キログラム・ポンドなど幅広く対応。
面積・体積計算
正方形・長方形・三角形・円などの面積と、立方体・円柱・球などの体積を一瞬で計算。単位を選ぶだけで自動計算され、リットル換算にも対応します。
気体の状態方程式の計算
PV = nRTの気体の状態方程式で、圧力・体積・物質量・温度のうち1つを計算します。Pa・kPa・atm・mmHg、L・mL、℃・Kの単位換算と途中式を表示。ボイル・シャルルの法則(2つの状態)や、密度ρ = PM/(RT)・分子量の計算にも対応します。
有効数字の計算
測定値の有効数字の桁数を判定し、指定した桁数への丸めと、乗除・加減のルールに従った計算ができます。四捨五入とJIS Z 8401の偶数丸めを切り替えられ、科学表記も併記します。
すべての処理はブラウザ内で実行されます。ファイルがアップロードされることはありません。
検証: 既知値(2.5N÷50cm²→500Pa、50kg×g10÷2000cm²→2,500Pa、500g×g9.8÷0.2m²→24.5Pa、水深10m×ρ1000×g9.8→98,000Pa=980hPa、水深1m+大気圧→1.111×10⁵Pa、海水50m→5.047×10⁵Pa、水100cm³の浮力→0.98N、質量150g→沈む、浮力0.98Nから体積→100cm³)と不正入力・深さのエラー処理を自動テストで確認
今日の豆知識
水の深さが10m増えるごとに、水圧は約100kPa(およそ1気圧)ずつ増えます。水深10mの全圧は大気圧と合わせて約2気圧です。浮力は完全に沈んでいれば深さに関係なく一定で、押しのけた液体の重さに等しくなります。