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理科 中学生

(7)について、なぜ円柱Cの密度がxに当てはまるのですか?

か、求めなさい。 ban (4) 水面から円柱Aの底面までの長さが8.0cmのとき, 円柱Aにはたらく浮力は何Nか、求めなさい。 【GさんとJ先生の会話2】 Gさん浮力は水に入れた物体の体積や質量だけで決まるのでしょうか。 J先生: いいえ、実はもう1つ浮力に関係するものがあります。 それは物体を入れる液体の密度で す。例えば、ここにニンジンがあります。 このニンジンを密度が100g/cmの水を入れた 水槽に入れてみてください。 どうなりましたか。 Gさん: 沈みました。 J先生:そうですね。 では,次にこの水槽に食塩を入れていきます。 Gさん:ニンジンが浮かんできました。 不思議ですね。 J先生 同じものでも、物体を入れた液体の密度によって、物体は浮いたり沈んだりします。 水 に食塩をとかして食塩水をつくると,その体積は水ととかした食塩を合わせた体積より小 さくなります。 一方で,食塩水の質量は水ととかした食塩を合わせた質量と同じです。 Gさん: なるほど。 ニンジンが浮かんできた理由が分かりました。 J先生では,浮力と密度の関係を調べる実験をしてみましょう。 【実験2】 図Ⅲのように水槽に密度が100g/cm²の水を入れ て,そこに円柱B(重さ1N, 高さ5cm, 底面積19cm²), 円柱C(重さIN. 高さ3cm 底面積30cm),円柱DO さ1N, 高さ2cm, 底面積 40cm²)を入れると3つの円柱 は沈んだ。 その後、水に食塩を少しずつ加えていくと, 加 えている途中で図ⅣVのように円柱 B と円柱Cは水面まで浮 かんだ。 その後, 食塩が水にとけきれなくなるまでとかし ても円柱Dは沈んだままだった。 (5) 実験2で最初に浮かんだのは、円柱Bと円柱Cのどちら か 最初に浮かんだ円柱を明らかにして, そう考えられる 理由を書きなさい。 19 945 19 0-7804 B-9m² 図目 C90a 水 水槽 円柱B 円柱C 円柱D 945 図 IV 950 (6) 下線部について、 次の文中の @ [ 909 食塩水 水槽 から適切なものをそれぞれ一つずつ選び, 記号を○で囲み なさい。 ), b[ ] IIN IN イ 小さい 〕。 実験2から, 食塩水は食塩をとかす前の水と比べて,密度が〔ア 大きい 密度の小さい液体の方が, 液体中に物体を沈めたときに物体にはたらく浮力が⑥ [ウ 大きい 小さい〕ことが分かる。 (7) Gさんは実験2から, 食塩が水にとけなくなるまでとかしたときの食塩水の密度を予想できるの ではないかと考えました。 次の文中の X イに入れるのに適している数をそれぞれ求めな さい。 答えはそれぞれ必要であれば小数第3位を四捨五入して, 小数第2位まで書くこと。 ただし、 X の方が Y より小さいものとする。 食塩が水にとけなくなるまでとかしたときの食塩水の密度は. Xg/cm²から g/cm² 間であると予想できる。 円柱B 円柱C 円柱D 100g N 80cm 125 80/100 180 200 100 40

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物理 高校生

19の問題です。なぜfが小さくなるとλが大きくなるって情報だけでλ‘/4=0.5+29.5と表わせるのですか?

32 波動 あと 1×5-1 114 波動 るから2度目は次図aのようになる。 15cm a 4 図b (2)基本振動になると121=1 ①,②より A'-3A において,一定で入を3倍にす るには,vMg/p を3倍にすればよい。 よって, Mは9倍の 9M (3) 一定で,振動数f" が小さくなる から, 波長入” が長くなる。 すると次の 15=4×3 より A-20cm V 340 0.2 -1700 Hz 共振は腹が2つになるはず。 =(2/2)×2 より =0.2mと単位を直すことを忘れない ように。 レ v=f"A" と, はじめのv=fx より 次の共鳴は図bのようになる。 154×5 より '=12cm 2833Hz 340 = 0.12 (別解)は3倍振動数, 'は5倍振動 数だから f'==×17002833 Hz 19 V=Sにおい て, Vが一定でを 小さくするのだから、 えが大きくなる。 し たがって, 次に起こ 29.5 cm. =0.5cm る共鳴は図のように 21 まず, 弦の振動について なる。 波長を とすると √=52,1 (46) 40.52.5 ..=120 cm 4 求める振動数f'は '=Y=342285Hz 21.2 (別解) 管の長さを一定にしたから, p114 の解の図は3倍振動に, 上図は 基本振動にあたる。 855 =285 Hz 開口端補正 4 まで含めたものが管の 長さだとみなすと, p113の「知って おくとトク」 が活きる。 20 V=fiにおいて,Vは一定でfを 増すから、入が減少していく。 すると, まずは最も波長の長い基本振動で共鳴す A B EX 細長い管の中にピストンが入れてある。 音さ を管口Aの近くで鳴らしながらピストンをA から右に引いていくと, はじめAから9.5cm の位置 B で, 次に29.5cmの位置Cで共鳴し (2)音さの振動数は何Hz か。 た。 音速を342m/s とする。 (1) 音波の波長入は何mか。 (3)開口端補正 山 は何cm か。(4) 空気の密度変化が最大の所はどこか。 解 閉管だが, 管の長さが変わっていく。 一方, 波長は一定である (f, Vが一 定だから)。 前ページの解説とは少し異 なる状況だ。 (1) 位置 Cでの定常波は図のようになり =29.5-9.5=20 BC= == ...入=40cm=0.4m (2) 音波と音さの振動数は一致するので V 342 29.5 振動数 は一致 9.5 T 2/2 B 4 開口端補正 4 弦と違って、 音さの 向きは関係しない 気柱もこので共鳴する。 最も短い管は 基本振動のときで,音波の波長をと すると v=fX', x=L V=S.AL AL 21 V p Vē LVS 22 開管では,管の長さが入/2長くなる ごとに共鳴が起こるから (閉管も同様), 19 4=20-15 ∴. 入 =10cm 2 もちろん、 その背景にはVとが一定だ (3)図より 41=4-9.5=10-9.5=0.5cm f=- -=855Hz 10.4 2 トンを引くごとに共鳴が起こっていく。 このように開口端補正があるため実験では必ず2度共鳴させる。 その後はピス 節 節 節 (4) 密度変化最大(圧力変化最大) は節の位置だ から, 位置BとC 定常波の波形は半周期ごとに図a, bのよ うに入れ替わる。 節の位置では密になったり 図a 疎になったり密度や圧力が大きく変わる。 こ れに対し腹の位置では, 変位は大きいものの, 密度変化や圧力変化はないことも知っておく とよい。 疎東 疎 図 b 矢印は変位の向き EXで,ピストンをCの位置に固定し, 音さを振動数のより低いものと取り 替える。 管と共鳴する音さの振動数はいくらか。

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