Question

Y

(3)の問題です。作用反作用の解答が理解しにくいのですが、写真の右下のように、受ける力を図示した上で解説してくださる方お願い致します🙇

① 発展例題8 浮力の反作用
発展問題 127
図のように,質量Mの容器をはかりの上に置き、体積V の
水を入れて,体積Vの木片を静かに水に浮かせた。 水の密度を
Po, 木片の密度を 重力加速度の大きさをgとする。
木
水
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(1) 木片が受けている浮力の大きさを求めよ。
(2) 木片全体の体積Vに対する水面から出ている部分の体積
の比率を求めよ。
(3)容器がはかりから受けている垂直抗力の大きさを求めよ。
指針 木片は重力と浮力を受けて静止して
おり,それらの力のつりあいの式を立てる。 また,
木片が受ける浮力の反作用として,水は木片から
力を受けている。
(3) 水と容器を一体の
ものとして考えると,
その重力は
pVg
N
解説
(1) 木片が受ける力のつりあいか
ら,浮力をfとすると,
(M+pVo)g, 浮力の
反作用はpVgで鉛直
下向きに受けている
(M+poVo)g
f-pVg=0 f=pvg
0
(2) 木片の水中にある部分の体積をVwとする
と,浮力fは,f=po Vwg となる。 (1) から,
poVwg=pVg
Vw=v
Po
求める比率は,
V-Vw
V-V
V
Po
Po-P
Po
はかりから受ける垂直抗力をN とすると,これ
らの力のつりあいから
N-(M+pVo)g-pVg=0
N=(M+pVo+oV)g
別解 (3) 木片, 水, 容器を一体のものと
して考えると,重力と垂直抗力Nのつりあいか
N= (M+pVotoV)g
561章 運動とエネルギー