STEP 3)模試問題にチャレンジ
(3年7月記述 改。、
図1のように,球形の浮きを円筒形の深い水槽の底に細くて軽い糸で固定し、水橋に」
を入れた。このとき,糸はぴんと張った状態であった。浮きの質量と体積をそれぞれ m.レ
水の密度をpとし,水の密度は深さによらないものとする。また, 水中の浮きは,浮きと
同体積の水の重さに等しい大きさの浮力を受ける。重力加速度の大きさをgとする。(20占)
水槽
水
p
浮き
m
V
糸
図 1
問1 このときの糸の張力の大きさはいくらか。9.m, V, pを用いて表せ。(6点)
がつく
次に,糸を静かに切ると,浮きは鉛直上方に上昇し始めた。浮きの上昇する速さを»と
すると,浮きには速さに比例する抵抗力 ko(kは比例定数)が,運動する向きと逆の向きに
はたらくものとする。
問2 水中を上昇する浮きの速さがっになったときの浮きの運動方程式(加速度をaとする)
を,次の空欄
を埋めて完成させよ。ただし,aは鉛直上向きを正とする。(7点)
ma=
しばらくすると,水中を上昇する浮きの速さが一定になった。
問3 このときの浮きの速さはいくらか。9, k, m, V, pを用いて表せ。(7点)
