Question

Nissi*

この問題の(３)の答えが3.5cmになる理由がわかりません。どなたか教えていただけませんか？

6 ばねを使って物体の浮力を調べる実験を行った。 図1
(4点×3)
6
ただし、質量100gの物体にはたらく重力の大
きさを1Nとする。
(5.0円
(笑。)
〈大分改)
実験 I 図1のように, ばねの一端をスタンド
ば
ね
の(えD)
の
からつるし、もう一方の端に1個20gの分銅を
び(2.0)
Cm
つけ、ばねののびを測定した。表1は, 結果を
まとめたものである。
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
ばねにはたらく力の大きさ[N)
表1
つるした分銅の質量 (g)
0
80
100
20
40
60
ばねののび(cm]
0
1,0
2.0
3.0
4.0
5,0
N
2
このばねに,高さ4cmの金属製の円柱を糸でつるして, ばねの
Cm
一端にとりつけたところ, ばねののびは3.5cmであった。
3 ばねの上端をスタンドからはずし, 図 図2
2のように,手で持って2の円柱を水の
中に入れたのち, 少しずつ下げていき。
水面から円柱の底面までの距離と, その
ときのばねののびをはかった。 表2は,
糸
水面
4cm
円柱
結果をまとめたものである。 ただし, 水
水面から円柱の
底面までの距離
槽は十分に深いものとする。
表2
水面から円柱の底面までの距離 cm]
ばねののび[cm)
1
2
3
4
5
6
3.0
2.5
2.0
1.5
1.5
1.5
(1) 表1をもとに, ばねにはたらく力の大きさとばねののびの関係を
グラフに表せ。 ただし、 縦軸の(
(2) 3で、2の円柱を全部水の中に入れたとき, 円柱にはたらく浮力
の大きさは何Nか。 ただし, 糸にはたらく浮力は考えない。
(3) 3で, ばねにはたらく力の大きさは、 円柱にはたらく浮力の大き
さの変化に応じて変化する。 ばねにはたらく力の大きさと円柱には
たらく浮力の大きさが等しくなるのは, 水面から円柱の底面までの
)内に適切な数値をかくこと。
距離が何cmのときか。
A.3.5cm

ばねの伸び

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

きらうる

表をよく見てください。水面から円柱の底面までの距離が0cmがありません。
円柱の空気中での重さが書かれていないんです。これを求めないことにははじまりません。
ばねののびは、円柱を1cmずつ沈めていくと0.5cmずつ短くなっています。
ということは、円柱を水に入れていない状態のときにはバネの伸びが3.5cmであることがわかります。

(3)の問題では、「バネにはたらく力の大きさ」と「円柱にはたらく浮力の大きさ」が等しくなるとあるので、バネの伸びが3.5cmの半分の1.75cmになったときに、ちょうどバネの力と浮力の大きさが等しくなることになります。
では、バネの伸びが1.75cmになったとき、円柱は何cm沈んだかというと、表から
ばねの伸び2.0cm→水面までの距離3cm
ばねの伸び1.5cm→水面までの距離4cm
だから、バネの伸びが1.75cmのときの水面までの距離は3.5cmになるということです。

Nissi*

ご丁寧にありがとうございます。
非常によくわかりました。