圧力や浮力の問題 点数が上がる高校入試理科問題

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圧力浮力計算問題に挑戦します。今回挑戦する問題は、基本レベルの問題です。特に浮力の計算は簡単ですので得点できるようにしておきましょう。

圧力や浮力の問題

問題図1のように、ばねはかりに底面積が20cm2の物体をつるすと1.5Nを示した。次に、この物体を図2のようにばねはかりにつるしたまま水にしずめたところ、ばねはかりは1.0Nを示した。これについて、次の問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとし、空気の重さは考えないものとする。

圧力と浮力

(1)図1で、ばねはかりが1.5Nを示したことから、物体の質量は何gだとわかるか。

(2)図1の物体をばねはかりからはずし、床の上に静かにおいた。このとき、物体が床にあたえる圧力は何Paか。

(3)図2で、物体を水に沈めたとき、物体には重力のほかに浮力がはたらいていると考えられる。この浮力の大きさは何Nか。

(4)物体が完全に水につかっている場合、物体をさらに深く沈めた場合、水の中で物体が受ける浮力の力の大きさはどうなるか。簡潔に書け。

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圧力や浮力の問題 解答・解説

(1)150g

100gの物体にはたらく重力の大きさが1.0Nなので、1.5N=150gとなります。

(2)750Pa

1Pa=1N/㎡なので、1㎡あたりの力の大きさを計算すればいいのです。底面積が20㎠なので、㎡に変換すると、
20㎠=0.002㎡
したがって圧力N/㎡(Pa)は、
1.5N÷0.002㎡=750Pa
になります。

(3)0.5N

浮力の求め方は、
空気中でのばねはかりの値ー水中でのばねはかりの値
で求めることができます。したがって浮力の大きさは、
1.5N-1.0N=0.5N
となります。

(4)変化しない。

水の中にある物体にはたらく浮力は、水につかっている物体の体積で決まります。物体が全て水につかっている場合、さらに深く沈めようが、物体が水につかっている体積は変化しませんので、浮力の大きさも変化しません。
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