標準6分
右図のように,底面積Sで高さhの箱
が、密度Pgの水中にその下側号
け水に入った状態で浮かんでいる。
(1) この箱の質量mをPg, h, Sで表せ。
(2) ここで,この箱の下に質量M, 体積1/
のおもりを軽い細いひもでつり下げると
き箱がさらに沈む距離ををM, V, Pホ S
で表せ。ただし,箱はすべて沈んでしまわないものとする。
チェック問題(3 水圧と浮力
S
の高さだ
h
箱
P水
浮力 P Sg
解説(1) 箱に着目して力を書き込む。図
aでアルキメデスの原理より, 箱は水を体
h
積Sだけ押しのけているので, 浮力の大
h
h
きさは、PS×gとなる。重力と浮力の
力のつり合いの式より,
3
mg
h
a
mg=Pxg Sg…0 .". m=;PghS-
(2) 箱とおもり全体に着目して力を書き込む。
図bでアルキメデスの原理より, 箱とおも
h
3
浮力 p +) Sg
りを合わせて体積+x S+Vだけ水を
押しのけているので, 浮力の合計は,
h
3
mg
D+S+Vgとなる。
浮力 P Vg
箱とおもり全体に着目した力のつり合いの
式より、
Mg
図b
mg+Mg=P%\
h
+ S+V
全体に着目しているので,
糸の張力は考えなくてよい
よって, c=
M V
PS S
(0式を代入した)