JPS6110721A

JPS6110721A - 物体の体積、質量または液体密度等の測定方法

Info

Publication number: JPS6110721A
Application number: JP13256884A
Authority: JP
Inventors: Toshifusa Yokochi; 横地　俊房
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1984-06-26
Publication date: 1986-01-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、液体の浮力を利用することにより、理科実験
等において物体の体積や質量あるいは液体の密度等を計
測する測定方法に関する。

〈従来の技術〉従来、理科で生徒や児童等が物体に働く力の大きさや方
向について学習する場合、その力や大きさを教科書上で
定性的に認識する方法を採っていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかし、これでは物体の体積や質量あるいは液体密度等
を漠然と認識するに止まり、生徒や児童等に定量的に明
確に把握させることが困難である。

この点、不定形で複雑な形状を有する物体の体積や質量
、あるいは視認が不可能な液体密度を認識させる場合特
に著しい。

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、
物体を液体に沈めたときに生じる浮力の反作用を利用し
て物体の体積、質量等を生徒、児童等に定量的に明確に
把握させ得る理科実験装置としての物体の体積、質量ま
たは液体密度等の測定方法を提供することを目的とする
。

く問題点を解決するための手段〉本発明ではこの目的を達成するために、まず第１には、
液体を収容する容器と、質量計とを用意し、この質量計
によって液体を収容した容器の質量を計測したのち、被
測定物を容器の液体内に沈めた状態で容器の質量を該質
量計によって計測することにより、被測定物の体積、質
量等を定量的に測定するようにし、第２には被測定液を
収容する容器と、所定の体積を有する計測用固形物と、
この計測用固形物を吊持する吊持具と、質量計とを用意
し、この質量計によって被測定液を収容した容器の質量
を計測したのち、吊持具により中吊りされた計測用固形
物を被測定液に沈めた状態で容器の質量を該質量計によ
って計測することにより、被測定液の液体密度を定量的
に測定するようにしている。

〈実施例〉以下、本発明を図面に示す各実施例に基づき詳細に説明
する。なお、本発明は物体の体積、質量あるいは液体の
密度など諸種の測定に応用できるため、その代表的な実
施例ついて順次説明する。

第１図および第２図は、液体の浮力の反作用を原理的に
示す概略図である。第１図において、滑車１に掛けたベ
ルト２の両端に等質量の分銅３゜４をつるしておくと、
左右の分銅３，４は互いにつり合って等しい高さ位置で
停止している。いま、第２図に示すように所定量の水を
入れたビー力５を用意し、このビー力５内に一方の分銅
３を沈めると、該ビー力５内の水によって分銅３に浮力
が働き、両労組３，４の重さのバランスが崩れて、該一
方の分銅３が上昇する。本発明ではこの浮力の反作用を
利用して物体の体積測定、質量測定または液体密度測定
を行なうようにしている。

（実施例１）物体の重さの測定。

第３図ないし第５図は、本発明の第１の実施例を示す。

これらの図において、６は不定形の被測定物、？はこの
被測定物６を吊持する紐や糸などの吊持具、８はビー力
等の容器、９は質量計としての上皿天秤である。

いま、第３図に示すように、上皿天秤９の一方の皿１０
上に所定量の水が収容された容器８を載せ、他方の皿１
１に所定の重さを有する台１２を載せたのち、比較的径
小のガラスパイプ等の管１３の一方の管端を容器８の水
の中に入れ、手指１４によって他方の管端を塞ぐことに
より容器８内の水量を調節して、天秤９の左右の皿の高
さをつり合わせる。次に第４図に示すように、スタンド
等（図示せず）に吊持具７を介してつり下げた被測定物
６を容器８内の水に完全に沈める。すると、被測定物６
が浸漬された容器８が水の浮力の反作用によって重くな
り、天秤９が傾く。更に、第５図に示すように、台１２
上に該天秤９がつり合うまで順次分銅を載せることによ
り、例えば１７１０グラムまで精確に測定を行なう。こ
のと艶、浮力＝被測定物６の排水量＝被測定物６の体積
＝浮力の反作用という式が成立し、これによって浮力の反作用の大きさ
を求めることができる。したがって、被測定物６の質量
がＮグラムであれば、浮力の反作用の大きさはＮグラム
重となる。また、排水量がそのまま被測定物６の体積と
なる。

（実施例２）水に浮かぶ物体の質量測定第６図ないし第
８図は水に浮かぶ物体の質量測定の手順を示す。まず、
第６図に示すように、所定量の水が収容された容器８と
台１２とを天秤９上で前記実施例１の要領でつり合わせ
たのち、第７図に示すように、水より比重の小さい被測
定物６を容器８内の水に浮かべ、次いで、第８図に示す
ように、台１２上に分銅を載せて天秤９をつり合わせる
。この場合も、被測定物６の重さ＝排水量＝浮力＝浮力の反作用という式が成立し、前記実施例と同様に被測定物６の質
量が求められる。

（実施例３）液体の密度測定。

第９図ないし第１１図は食塩水等の溶液や水以外の液体
の密度測定の手順を示す。この場合、まず第９図に示す
ように、所定量の被測定液１５を収容した容器８と台１
２とを天秤９上で前記各実施例に示す要領でつり合わせ
たのち、第１０図に示すように、所定の体積を有する計
測用固形物１６を吊持具７によって吊り下げた状態で被
測定液１５に沈め、次いで第１１図に示すように、台１
２上に分銅を載せて天秤９をつり合わせる。この場合、
計測用固形物１６の排液量分の浮力と等しい反作用が生
じるため、台１２上に載置した分銅の重さを計測用固形
物１６の体積で割った値が被測定液１５の密度になる。

なお、上記各実施例では質量計として天秤を使用してい
るが、この天秤に替えてデジタル質量計を使用すると、
一層定量的に把握することがで外る。

以上のように本発明によれば、第１に、液体を収容する
容器と、質量計とを用意し、この質量計によって液体を
収容した容器の質量を計測したのち、被測定物を容器の
液体内に沈めた状態で容器の質量を該質量計によって計
測することにより、被測定物の体積、質量等を定量的に
測定するようにしたので、生徒や児童等に比較的容易に
被測定物の体積や質量を明瞭に把握させることができる
。

また、数式で測定不可能な複雑な形状の物体の体積や、
水等の液体に浮かぶ物体の質量を求めることができる。

また、第２に被測定液を収容する容器と、所定の体積を
有するとともに吊持具によって吊持された計測用固形物
と、質量計とを用意し、この質量計によって被測定液を
収容した容器の質量を計測したのち、吊持具により中吊
りされた計測用固形物を被測定液に沈めた状態で容器の
質量を該質量計によって計測することにより、被測定液
の液体密度を定量的に測定するようにしたので、生徒や
児童等に被測定液の液体密度を明瞭に把握させることが
できるうえ、液体密度のほか、大気より重い気体の密度
の測定も可能である。

更に、両発明とも物体の体積値、重さあるいは液体密度
のように目に見えない数値を定量的に把握させることが
できるので、例えば理科と数学との違いを明確に認識さ
せることがでトる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は液体の浮力の反作用を原理的に示
す概略図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明の第１
の実施例を測定の手順に従って示す正面図、第６図ない
し第８図はそれぞれ本発明の第２の実施例を測定の手順
に従って示す正面図、第９図ないし第１１図はそれぞれ
本発明の第３の実施例を測定の手順に従って示す正面図
である。６・・・被測定物、７・・・吊持具、８・・・容器、９
・・・質量計、１５・・・被測定液、１６・・・計測用
固形物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体を収容する容器と、質量計とを用意し、この
質量計によって液体を収容した容器の質量を計測したの
ち、被測定物を容器の液体内に沈めた状態で容器の質量
を該質量計によって計測することにより、被測定物の体
積、質量等を定量的に測定するようにしたことを特徴と
する物体の体積、質量または液体密度等の測定方法。
（２）被測定液を収容する容器と、所定の体積を有する
計測用固形物と、この計測用固形物を吊持する吊持具と
、質量計とを用意し、この質量計によって被測定液を収
容した容器の質量を計測したのち、吊持具により中吊り
された計測用固形物を被測定液に沈めた状態で容器の質
量を該質量計によって計測することにより、被測定液の
液体密度を定量的に測定するようにしたことを特徴とす
る物体の体積、質量または液体密度等の測定方法。
（３）質量計がデジタル質量計である特許請求の範囲第
１項または第２項記載の物体の体積、質量または液体密
度等の測定方法。