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Science Junior High

定期テストに出題された問題なんですが、(4)の答えが0.5Nで、先生は「Qに働く浮力とPに働く浮力は同じだから(2)と同じ答えになる」と言っていました。でもその意味があまりよくわかりません。 なので教えて欲しいです。

物体に働く浮力の性質を調べるために、 【実験】 を行いました。 次の各問いに答えなさい。 (8点) 【実験】 I 高さが5.0cm 重さと底面積が等しい直方体の 容器を2つ用意した。 容器Pは中を空にし、容器 Q は中を砂で満たし、ふたをした。 ふたについている フックの重さと体積は考えないものとする。 図1の ように、ばねばかりにそれぞれの容器をつるしたと ころ、 ばねばかりの値は表のようになった。 Ⅱ 図2のように、 容器Pと容器Qを水が入った水そうに 静かに入れたところ、 容器Pは水面から3.0cm 沈んで 静止し、 容器Qはすべて沈んだ。 ⅡI 図3のように、 ばねばかりに容器Qを 取り付け、水面から静かに沈めた。 沈んだ 深さ x とばねばかりの値の関係を調べ、 図4にその結果をまとめた。 Ⅳ 図5のように、 ばねばかりにつけた糸を、 水そうの底に固定した滑車を通して容器P に取り付け、容器Pを水面から静かに沈め た。 沈んだ深さy とばねばかりの値の関係 を調べ、図6にその結果をまとめた。 ただ し、糸の重さと体積は考えないものとする。 2 容器 容器Q 図3 x 容器P 図5 容器P 容器 Q ばねばかりの値 0.30 N 5.00 N Y -滑車 ばかり フックー 5.0cm ばねばかりの 図1 水面 3.0 cm) ば 5.50 5,00 か 4.50 4.00 値 3.50 (N) 3.00 値 [N] ば 0.60 ば 0.40 り 0.20 0 砂 容器Q 容器P 図2 容器 水そう 5.0 水面からの深さ x [cm] 図4 C 3.0 5.0 水面からの深さy[cm] 図 6 (1) ⅡIで、容器Pに働く浮力の大きさは何Nですか。 小数第2位まで、 数字で答えなさい。 (2) Ⅲで、容器Qがすべて沈んだとき、 容器Qに働く浮力の大きさは何Nですか。 小数第2位まで、 数字で答えなさい。 0.5 ひだ (3) IVで、容器Pがすべて水中に浸った状態のとき、 容器Pに働く重力の大きさは何Nですか。 小数第2位まで、 数字で答えなさい。 1と同じ 0:3 (4) ⅣVで、容器Pがすべて水中に浸った状態のとき、 容器Pに働く浮力の大きさは何Nですか。 小数第2位まで、 数字で答えなさい。 に働く力 OS

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Physics Senior High

(1)です。 浮力=おしのけた水の量なので、 答えはρ0Vgだと思ったのですが、ρVgでした。 なぜですか?

発展例題8 浮力の反作用 図のように,質量Mの容器をはかりの上に置き,体積 Vo 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 ρ, 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 木片が受けている浮力の大きさを求めよ。 2\m8.ℓちも大 (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。 Com 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。 解説 0.0 (1) 木片が受ける力のつりあいか ら,浮力をfとすると,運動 f-eVg= 0 f=pVg (2) 木片の水中にある部分の体積をVwとする と浮力は, f = pVwg となる。 (1) から, PoVwg=pVg Vw=V Po 求める比率は, V-Vw V V-VA Po V Po-P Po 木片 水 (3) 水と容器を一体の ものとして考えると, その重力は (M+pVo)g, 浮力の 反作用はpVg で鉛直 下向きに受けている。 ◆発展問題 127 11 HVIS pVg N- (M+poVo)g-pVg=0 N = (M+pVo+eV)g (M+PV はかりから受ける垂直抗力をNとすると,こ らの力のつりあいから をする ■ 別解 (3) 木片, 水, 容器を一体のもの 130 して考えると、重力と垂直抗力Nのつりあい 大ら,N=(M+pVo+pV)g 車の 重無( 12 | 121 122 123

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