「圧力」の発展事項です。

大気圧

地球は、厚さ５００～６００kmの大気に包まれています。
当然空気にも重さがあるわけで（約１.２ｇ/リットル）、私たちは１日中、いわば５００kmの厚さをもった空気の布団をかぶったまま、生きているわけです。

布団だと上から押されるだけですが、大気は横にも下にもありますから、左図のようにあらゆる向きから大気圧を受けています。
さらに、面を押す圧力の向きは、面に垂直です。

昔、トリチェリーという科学者が、大気の圧力は、高さ７６cmの水銀の圧力とほぼ同じであることを発見しました。水銀の密度は１３.６ｇ/立法cmですから、１平方cmあたり１３.６×７６＝１０３３.６ｇ、これだけの圧力を大気からうけていることがわかりました。１平方cmあたり約１ｋｇです。

これを以前から使われている気象の単位で表すと１０１３ミリバール、そしてミリバールとヘクトパスカルは一致しますから１０１３ヘクトパスカルということになります。
つまり、１気圧は１０１３ｈPaです。

地球をとりまく大気から押される圧力ですから、高い山に登ると当然大気圧も小さくなります。

水圧

水の中にある物体も、水の布団をかぶっていることは大気と同じです。物体の上にある水の重さによって圧力を受けます。これを水圧といいます。

大気圧と同様、あらゆる向きから水圧を受けます。
面を押す圧力の向きが面に垂直であるのも大気圧と同じです。

水圧の大きさは、水の密度から計算で求められます。
水の密度は１ｇ/立法cmです。１０mの水深のところであれば、面積１平方cmに上にある水の重さは、１ｇ×（１平方cm×１０００cm）＝１０００ｇ、つまり１０mの深さのところだと、１平方cmあたりの水の圧力は１０００ｇ、１ｋｇだということです。

ところで、圧力の単位はN/平方m＝Paです。
深さ１cmのところで１平方mあたりどれだけの水圧をうけているのか、考えてみます。
１平方m＝１００００平方cmですから、体積＝底面積×高さより、１００００×１＝１００００立法cm。１００００立方cmの水の重さは密度１ｇ/立法cmより、１×１００００＝１００００ｇ。
１００ｇ＝１Ｎより、１００００ｇ＝１００Ｎ。

つまり、水深１cmにつき、１００N/平方m（＝１００Pa）の水圧をうけていることになります。

深さ１cmで１００N/平方m（＝１００Pa）の水圧、覚えておくと役立ちます。

水圧は深さに比例しますから、例えば１０cmの深さだと１００×１０＝１０００N/平方m、１０００Paです。

浮力

なぜ重い鉄でできた船が水に浮かぶのか、なぜ空気中だと落ちてしまう人間の体が水には浮くのか、それを説明するのが「浮力」です。

左図のように、底面積１平方cm、高さ１cmの物体が、上の面が水深１cmのところで水中にあるとします。高さ１cmなので、下の面の水深は２cmです。

面のすべてに、垂直な向きの水圧がかかっています。

横の面にかかっている水圧（３本ずつの矢印で表されているもの）は、左向きのものは右向きのものとそれぞれ打ち消されますから、左から押している圧力と右から押している圧力は同じです。物体は右にも左にも動きません。

しかし、上の面は水深１cmなので下向きに１００N/平方mの力、下の面は水深２cmなので上向きに２００N/平方mの力がくわわっています。差し引き、２００-１００＝１００N/平方mの上向きの力がこの物体にはたらいていることがわかります。
この、水による上向きに物体を押し上げようとする力、これが浮力と呼ばれるものです。

浮力の大きさ

上の問題の場合、物体の底面積は１平方cmです。
上の面と下の面の水深の差が１cmなので水圧の違いは１００N/平方mでした。
１平方cmになおすと、１平方mの１００００分の１だから、１００÷１００００＝０.０１Nです。
また１N＝１００ｇより、０.０１N＝１ｇ。
つまり、体積１立方cmの物体が水からうける浮力は１ｇ（０.０１N）だということがわかります。

アルキメデスがこれを発見したので、アルキメデスの原理といわれます。
「水中の物体は、その物体の体積と等しい水の重さの分だけ軽くなる」。
水の密度は１ですから、「体積a立法cmの物体は、水中だとaｇの浮力をうける」、ということです。

浮力の意味

ところで、地球上のすべての物体には重力がはたらいています。上の例であげた物体の重さが１０ｇだったとしましょう。
水中に入れると、はたらく浮力は１ｇでした。
ばねはかりで測ったとしたら、空気中だと１０ｇ、物体を水中に入れるとばねはかりは１０－１＝９ｇをさします。

つまり、空気中で測った重さ－水中で測った重さ＝浮力です。

ものが水に浮いているとき

左の図で、水に浮いている物体の重さが１００ｇとします。

浮いているということは、物体にはたらいている重力（重さ）と浮力が等しいわけですから、このときはたらいている浮力も１００ｇ（＝１N）です。

さらに、水中の物体の体積と物体にはたらく浮力の数値は等しくなりますので、物体のうち水中に沈んでいる部分の体積は１００立方cmということになります。