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Science Junior High

中学2年生の圧力の問題です。 (5)がわかりません。答えと解説も写真に載せてるのですが、解説を見ても理解ができません。解説の解説がほしいです;;

2 図1のように、長さ12cm のばねを使って、おもり の質量とばねののびとの関係を調べグラフにしたとこ ろ、図2のようになった。 このばねを使って次の実験 を行った。あとの問いに答えなさい。ただし,100g の物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、糸の質量 や体積は無視できるものとする。 ( '17 富山県) 図1 図2 2 16 長 さね おもり 14 ば12 ね10 の 8 6 (cm) 4 2 〔実験〕 50 100 150 200 おもりの質量(g) 水を含めて質量の合計が600g のビーカーを水平な台の上に置き、図3のように,質量が 150gのおもりを糸でばねにつるして水にしずめたところ, ばねの長さは20cmとなった。 次に図3の状態から, 図4のように, ばねの長さ 18cmとなるようにおもりをビーカーの底にしず め、水平な台とビーカーの間にはたらく力について 下調べた。 とめた。 図3 (1) 図1において,ばねに質量 150gのおもりをつる糸 大図 20cm 18cm 書 すとばねののびは何cmになるか、求めなさい。 (10点)〔 (1) Xにはたらく重力の大きさは何 (2) 図3のおもりにはたらく水圧の向きと大きさを示す模式図として,最も適切なものはど れか。次のア~エから1つ選び、記号で答えなさい。ただし、矢印の向きは水圧のはたら く向きを矢印の長さは水圧の大きさを表している。 イエ (10点)〔 〕 (10点) Pal ア I 水面 水面 水面 cm したとき れらはどのよう になるか、 適切なものを次のア (3)図3において、おもりにはたらく浮力の大きさは何N か,求めなさい。 L (10点)[ N] All (4) 図4において,ビーカーの底がおもりを上向きにおす力は何N か、 求めなさい。 (10)〔 N〕 (5)図4において、水を入れたビーカーの底面積は0.005m² である。 水平な台が水の入った ビーカーの底面から受ける圧力の大きさは何Paか, 求めなさい。 142 (1点 Pa]

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Physics Undergraduate

この問題を教えて頂けると助かります。 2枚目はそれまでの解答です。

III page-4 以下の文章の空欄に当てはまる数値または選択肢をマークせよ。 なお, 37 には 「① +, ② ③ 値が0なのでどちらでもない」 のいずれかを選択して解答し, 46 には 「①保存力である, ② 保存力でない」 のいずれかを選択して解答せよ。 単位が明記されていない物理量はすべてSI単位の 適切な基本単位もしくは基本単位の組み合わせによる組立単位を伴っているものとする。 質量2kgの物体が,軸上を運動している。 物体は時刻t=0において,r= =10の位置に静止して いたとする。 この物体は, ポテンシャルが であるような保存力F を受けている。 U(z)=4z2-48z +144, はじめに, 物体に保存力Fのみが作用している場合を考えよう。 この物体の運動方程式を書くと, dx dt2 37 38 (x- 39 となる。 X =æ- 39 と置いて, 運動方程式を書き換え, Xに対する一般解を求めると, A, Bを任 意の定数として X=z-39 = Acos 40t + B sin 40t, となり, 初期条件を用いることでAおよびBがA=41,B = 42 と求まる。この結果等から, この 物体は 43 <z 10の範囲を運動することがわかる。 また, x=9の位置を物体が通過する瞬間の 運動エネルギーはK= 44 45 である。 次に,Fに加えて, 物体に速度と逆方向に, 大きさが一定の力fが加わる場合を考える。ここで, |f| = 4とする。この力は46 この物体はt=0においての負方向に動き出した後,æ = 47の 位置で一旦停止し, 軸の正方向に向かって運動しだす。 物体があるところで一旦停止した場合, |F|>4であれば保存力Fによって物体は再度動き出し, F≤4であれば静止摩擦力によってその位 置に静止したまま動かないものとする。 物体はt=0で動き出した後に48 回だけ運動の方向を反転 させて軸上を行き来した後, 最終的にはヱ = 49 の位置で静止することになる。

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