124
物理分野
163 <ばねと浮力
次の文章を読み、あとの問いに答えなさい。
(東京・筑波大駒
あり、それぞれのばねの両端に力を加えて伸びを調べると. 1.0cm 伸ばすのに、ばねPは0ISN
質量が無視できる軽いばねP. ばねQがある。 自然長(力を加えないときの長さ)はともに5cmで
ねQは0.10Nの力を加えればよいことがわかった。
次に、中心軸にそって穴が通った,直径5.0cm 質量が未知の同じ球を3つ(球A. 球B、C)用
章した。これらの球A.味B.球CとばねP ばねQ. 質量の無視できる棒を用いて以下の
み立て, 実験1~4を行った。
装置] 球Cを棒に通し、棒の一端に固定した。 次にばねQ, 球B. ばねP, 球Aの順に棒に通し、
それぞれのばねと両端にある球を結び, 球Aと球Cの中心間の距離が80.0cmになるよう
実験1)
実験2]
Aを棒に固定した(図1)。このとき、球Bは棒にそってなめらかに移動できる。
Aを上端にして手で持ち、球Cを下端にして装置全体を鍛直に静止させた(図2)。
Bを持って、球Aを上端球Cを下端にして装置全体を鉛直に静止させた(図3)。
〔実験3〕 実験2に引き続き, 球Cを水平に置いた台ばかりの上に載せ装置全体を鍛直に静止させた
(図4)。
〔実験4) 実験3に引き続き, 球Cの一部を水中に沈めて装置全体を鉛直に静止させた(図5)。
図中のばねの長さや台ばかりの指針は実験の結果を反映していない。
図 1
図2
図3 図4
図5
球A
(棒に固定)
ばねP
一棒
80.0cm( 球B
ばねQ
RC
(棒に固定)
水槽
台ばかり
・水
水平な机
水平な机
(1) 実験1.2の結果について述べた次の文章中の(1)~(3)に入る適当な数値を答えよ。
① ② [
] 0 [
実験の結果、ばねP, ばねQはともに30.0cmずつ伸び球Bは球A. 球Cの中点で静止した。
このことから球A, 球B, 球Cにはたらく重力の大きさは(①)Nであることがわかった。 ま
た。実験2の結果、ばねPは自然長より ( ② )cm, ばねQは自然長より(③)cm 伸びて装置
全体は静止した。
実験でばねP, ばねQの長さを等しくし、球Bが球A.球Cの中点で静止するように調節し
た。このとき、台ばかりの示す値を求めよ。
(3)実験4でばねPの伸びが14.0cm, ばねQの伸びが46.0cmになるように調節した。このとき
装置が水から受ける浮力の大きさを求めよ。
