高校物理「浮力」水中の金属球を支える糸の張力

高校物理「浮力」水中の金属球を支える糸の張力

◆問題

水の入っている容器に、糸でつり下げられた質量８．０×１０^−２ｋｇ、体積１．０×１０^−５ｍ^３の金属球を入れるとき、次の問いに答えよ。ただし、水の密度を１．０×１０^３ｋｇ／ｍ^３，重力加速度の大きさを９．８ｍ／ｓ^２とする。

(1) 金属球が受ける浮力の大きさを求めよ。

(2) 糸の張力の大きさを求めよ。


この記事では(2)を解説します。


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◆解説

金属球が水中で静止しているのはなぜかというと、金属球にかかる力がつり合っているからですね。

金属球には、まず重力がかかり、それを糸と浮力で支えている。と考えることができます。

ということは、重力と浮力の差が糸の張力になります。

浮力は(1)で求めたように、９．８×１０^−２Ｎです。

重力はＷ＝ｍｇなので、

Ｗ＝８．０×１０^−２×９．８
　＝０．７８４[Ｎ]

です。
これらの差が張力Ｔというわけです。

Ｔ＝０．７８４−９．８×１０^−２
　＝０．７８４−０．０９８
　＝０．６８６

有効数字を２桁とすれば、Ｔ＝０．６９Ｎ

ですね！


前の問題→浮力の大きさ


◆関連項目
圧力、重力
力〜エネルギーまとめ


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