浮力の計算問題 点数が上がる高校入試理科問題

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水の中ではたらく上向きの力「浮力」に関する問題を演習します。今回は応用的な問題ではなく、基本的な問題を演習します。

浮力の計算問題

問題下の図のように、質量800gの物体Aをばねはかりにつるし、全体が水につかり、ビーカーの底に物体Aぐ触れないように静かに水の中に沈めた。質量600gの物体Bも、物体Aと同じようにビーカーの水に入れたところ、物体Bが水面から少し飛び出した状態で静止した。これについて、次の各問いに答えなさい。ただし、100gの物体にはたらく重力を1.0Nとする

浮力の計算問題

(1)図のように物体Aを水中に沈めたところ、物体Aを支えるばねはかりは5.0Nを示していた。このとき、物体Aにはたらく浮力大きさは何Nか。

(2)物体Aを図の状態から、ビーカーの底につかないようにさらに深く沈めた場合、ばねはかりの示す値はどうなるか。次のア~エの中から一つ選び、記号で答えよ。
ア ばねはかりの示す値は小さくなる
イ ばねはかりの示す値は大きくなる
ウ ばねはかりの示す値は変化しない
エ ばねはかりの示す値は不規則に変化する

(3)図のように物体Bが水面に浮かんでいるとき、物体Bにはたらく浮力の大きさは何Nか。

(4)図の状態の物体Bを、すべて水中につかるように手で押さえたとき、物体Bにはたらく浮力の大きさと重力の大きさは、それぞれどうなるか。簡潔に答えよ。

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浮力の計算問題 解答・解説

(1)3.0N

浮力の大きは、次の式で求めることができます。
浮力=空気中でのばねはかりの値ー水中でのばねはかりの値
物体Aの質量は800gなので、800g=8.0N
8.0N-5.0N=3.0N
となります。

(2)

浮力の大きさは、水中にある物体の体積で決まります。物体Aはすでに全体が水につかっているので、深くなろうが浅くなろうが、物体がすべて使っている状態なら、浮力の大きさは変化しません。

(3)6.0N

物体Bは水面に浮いて静止しています。静止しているということは、物体Bにはたらく力がつり合っているということです。つまり、物体Bにはたらく重力と浮力が同じ大きさで、つり合った状態になっています。
物体Bは600gなので、600g=6.0N
物体Bにはたらく重力が6.0Nなので、浮力の大きさも6.0Nになります。

(4)浮力:大きくなる 重力:変化しない

物体Bは最初の状態では、全体が水に浸かっていません。この状態から全て水に浸かるように沈めると、水中にある物体の体積が大きくなり、浮力が大きくなります。重力は、地球が物体を引く力で、物体がどんな状態にあろうが変化しません。
基本の復習中1理科「浮力の求め方」4パターンの計算方法をマスター

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コメント

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