ForHosting KIT · 開発者向けツール

流体中の見かけの重量計算機

この流体中の見かけの重量計算機は、完全に沈めた物体を支える力や、ばねばかりの表示値を求めます。物体の実重量、排除体積、周囲の流体密度を入力し、必要に応じて局所的な重力加速度も指定してください。まずアルキメデスの原理から上向きの浮力を算出し、それを実重量から差し引きます。途中値と最終値の両方を返すため、実験記録、工学的な概算、授業、ソフトウェアの自動検証に利用できます。単位系は必ず統一してください。SI 単位を使うと力は newtons になります。負の体積は物理的に有効な量ではないため、入力エラーとして拒否されます。

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水面下における見かけの重量の意味

物体を液体に沈めても質量は失われませんが、物体を支えるために必要な力は通常小さくなります。流体は、物体が押しのけた流体の重量と等しい浮力を上向きに及ぼします。この計算機では流体外での実重量を W とし、沈水時の値を W_app = W - rho V g で求めます。rho は周囲の流体密度、V は沈水して排除した体積、g は重力加速度です。完全に沈んだ剛体では、排除体積は通常その外形体積と同じです。部分的に沈んでいる場合は、水面下にある部分だけを入力してください。結果は正、ゼロ、負のいずれにもなります。正の値は静止させるために追加の上向き支持力が必要であることを示します。ゼロなら浮力と入力した実重量がちょうど釣り合っています。負の値なら、計算された浮力が実重量を上回り、拘束されていない物体は上昇する傾向があります。この負の結果には物理的意味がありますが、負の体積は無効です。そのため、見かけの重量の符号は保持しつつ、ゼロ未満の体積は明確に拒否します。

一貫した入力の選択と結果の読み方

SI 計算では、実重量を newtons、流体密度を1立方メートル当たりのキログラム、体積を立方メートル、重力を毎秒毎秒のメートルで入力してください。rho V g は newtons 単位の力となり、実重量から直接差し引けます。重力を省略すると地球の標準値 9.80665 m/s² を使用しますが、現地の測定値や別の天体の値も指定できます。換算せずにリットルと立方メートルを混在させないでください。1リットルは 0.001 立方メートルです。また、キログラム単位の質量は newtons 単位の重量ではありません。質量しかない場合は、先に同じ重力加速度を掛けてください。精度が必要なら実際の条件に対応する密度を使います。水の密度は温度や塩分で変わり、気体は圧力と温度で大きく変化します。応答には正規化した入力、buoyant_force、apparent_weight、式が含まれるため、単位の誤りを確認しやすくなります。すべて有限値である必要があり、密度は負にできず、体積はゼロ以上でなければなりません。体積ゼロは有効で、見かけの重量は実重量と同じです。

実験およびソフトウェアでの利用方法

授業の実験では、まず力センサーで空気中の重量を測り、沈水体積を求めて液体密度を入力してください。計算した見かけの重量と水中のセンサー表示を比較します。差がある場合は、閉じ込められた空気、容器との接触、体積推定の誤り、流体の動き、密度条件の不一致などが考えられます。工学用ソフトウェアでは、水中計器、バラスト部品、ケーブル、揚重作業の初期的な静的概算に使えます。ただし完全な静水力学モデルではなく、変化する喫水線、圧力による変形、流体抵抗、安定性、姿勢は計算しません。API はネットワーク、乱数、時刻に依存せず、決定論的な算術だけを使うため、同じ有効入力から再現可能な結果が得られます。成功した API リクエストは $0.002 で、ブラウザー版は同じ中核計算をローカルで実行します。負の体積を含む検証失敗は無効入力として通知され、誤った符号が浮力を気付かないまま反転させることを防ぎます。後から計算を再現・監査できるよう、返された重力と密度も力の値と一緒に保存してください。

活用例

水中ばかりの表示を確認

水中に保持した物体のセンサー表示を予測し、実験室での測定値と比較できます。

水中での揚重力を概算

実重量から浮力を引き、水中機器を支えるために必要な静的な力を見積もれます。

物理ソフトウェアのテスト作成

再現可能な結果と負の体積に対する明示的なエラーを、教材や自動テストに利用できます。

よくある質問

どの式を使いますか？

W_app = W - rho V g を使います。rho V g は、押しのけた流体による浮力です。

見かけの重量が負になることはありますか？

はい。計算上の浮力が実重量を上回り、拘束のない物体が上昇する傾向を示します。

負の体積が拒否されるのはなぜですか？

排除体積はゼロ未満にならない物理量であり、負号は通常データ入力の誤りを示すためです。

どの単位を入力すればよいですか？

単位系を統一してください。N、kg/m³、m³、m/s² を使うと力は newtons になります。

API の計算料金はいくらですか？

成功した各リクエストは $0.002 です。ブラウザー計算機は同じ決定論的処理をローカルで実行します。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"real_weight":100,"volume":0.002,"fluid_density":1000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "real_weight": 100,
    "volume": 0.002,
    "fluid_density": 1000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "real_weight": 100,
    "volume": 0.002,
    "fluid_density": 1000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"real_weight":100,"volume":0.002,"fluid_density":1000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"real_weight":100,"volume":0.002,"fluid_density":1000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/mech/apparent-weight-submerged", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "real_weight": 100,
  "volume": 0.002,
  "fluid_density": 1000
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "mech.apparent_weight_submerged",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

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