(4)(5)をお願いします。

理科

中学生

5年以上前

(4)(5)をお願いします。
(4)の答えは0.25Nで(5)は1450Ｐaです。
全く分からないので詳しく解説お願いします。

2 おもりの質量とばねののひびとの関係が図1のようになる長さ12cmのばねがある。水をふくめた質量の合計が650gのビーカーを水平な台の上に置き、図2のように, このばねに質量が150g のおもりをつるして水に沈めたところ,ばねの長さは20cmになった。次に, 図3のように, ばねの長さが18cmになるようにおもりをビーカーの底に沈め,水平な台とビーカーの間にはたらく力について調べた。ただし, 100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし,糸の質量や体積は考 16 14 12 10 Cm 4 50 100 150 200 おもりの質量(g] 図2 図3 20cm 18cm えないものとする。 (29 富山改) (1) このばねに質量150gのおもりをつるすと,ばねののびは何cmになりますか。 (2) 図2のおもりにはたらく水圧の向きと大きさを正しく表しているアイウエ水面水面水面水面ものを,右のア~エから1つ選びなさい。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。 (3) 図2で,おもりにはたらく浮力の大きさは何Nですか。 (4) 図3で, ビーカーの底がおもりを上向きにおす力は何Nですか。 (5) 図3で, ビーカーの底面積は0.005m*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ですか。図ばねののび〔皿】

回答

ブドウくん

5年以上前

(4) 力の問題の基本はしっかりと図に力の矢印を書き込むことです。
おもりは、まず重力Wを下向きに受けます。それから、このおもりは「水」「バネ」「ビーカー」と接しているのでそれぞれから力を受けます。水からは浮力F(おもりの上面と下面にかかる水圧の合力)をうけます。バネからはバネがおもりを引く力f(バネの弾性力)、ビーカーからはビーカーがおもりを押す力N(垂直抗力)をうけます。
そして、この物体は静止しているので、力のつりあいが成立するので
f+F+N(上向きの力の合計) = W (下向きの力の合計)
となります。Nを求めたいので
N=W-f-Fとなり、W, F, fを求めます。
Wは質量150(g)より1.5(N)と求まります。
Fは(3)より0.5(N)です。
fはバネの伸びは18-12=6(cm)なので
1(N):8(cm)=f(N):6(cm)
f=0.75(N)
よって1.5-0.50-0.75=0.25(N)

(5)圧力は力÷面積だと丸暗記してしまっているかめしれませんが、力というのはあくまでこんかいであれば「ビーカーが台を押す力」(2枚目のF)の大きさです。
ビーカーも静止しているので、ビーカー(水も一体とみなす)についての力のつりあいの式をたてると
N''=W'+N'
となります。
N'はおもりがビーカーを押す力で、Nと作用反作用の関係にある力です。よって(4)より0.25(N)です。
W'はビーカー(水も含めて)にはたらく重力なので問題文より650(g)=6.50(N)です。
よってN''(=台がビーカーを押す力)の大きさは
N''=6.75
ビーカーが台を押す力Fは台がビーカーを押す力N''と作用反作用の関係にあるので同じく6.75Nです。
よって6.75/0.005=675/0.5=1350Paとなります。