高校物理「浮力」水中の物体が受ける力�@

高校物理「浮力」水中の物体が受ける力�@

◆問題

底面積Ｓ[ｍ2]，高さｈ[ｍ]の直方体の形の物体を水中に沈めた。
その上面が水面からｄ[ｍ]の深さであるとき、次の問いに答えよ。ただし、大気圧をｐ0[Ｐａ]，水の密度をρ[ｋｇ]，重力加速度をｇ[ｍ／ｓ2]とする。

(1) この物体上面の深さでの圧力を求めよ。


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◆解説

つまり、深さｄ[ｍ]での圧力を求めます。

水中の物体が受ける圧力は、「水による圧力＋大気圧」です。
物体より上にも水があるので、物体の上に水が乗っていて、さらにその上に大気が乗っている。ということですね。

「水による圧力」は「単位面積にかかる水の重力」と考えられます。
重力はｍｇですね。

水の密度はρ，深さはｄなので、水の質量はρｄ[ｋｇ]です。
ならば、この水にかかる重力はρｄｇ[Ｎ]であり、これは単位面積あたりの重力なので、水による圧力だからρｄｇ[Ｐａ]です。

深さｄ[ｍ]における圧力は、これに大気圧を加えて、

ｐ0＋ρｄｇ[Ｐａ]

となります。


次の問題→物体が受ける力の大きさと向き


◆関連項目
圧力、水圧、浮力
重力
力〜エネルギーまとめ


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