質問: 3年ほど気になっている物理?の質問です。
回答: その紐がどこから吊るされているかが肝心な点ですが、水槽に固定されているなら答の意見の分かれようがないので、どこか別の場所(天井など)に固定されているものと考えます。 この実験が紐で吊るした重りではなく、おもちゃの船を水槽に浮かべた場合をもし考えれば、答は一つでしょう。 全体の重さは水槽+水+船となりますよね。 では紐で吊るした重りが、沈まないで浮かんでしまった場合はどうでしょう。 これも船の場合と同じですよね。 重りは、水の中に入ると、浮力を受けます。これは重りが押しのけた体積の水の重さに等しい、上向きの力です。 この浮力の反作用が、水槽に下向きの力として加わります。 したがって全体の重さは、水槽+水+重りの体積分の水の重さ となります。 重りが空中にあるとき、重りにかかる力は下向きの重力と上向きの紐の張力で、これらが等しく釣り合っています。 重力=張力です。 重りが水に沈むと、重りにはさらに上向きの浮力が加わりますから、重力=浮力+張力となります。 重力は変わりませんから、浮力が加わった分だけ張力が小さくなることがわかりますね。 浮力が重力と等しくなった場合、張力はゼロとなって紐はたるんでしまいます。これが浮かんだ状態です。