◆問題
第2問
AさんとBさんが浮力に関する探求活動を行っている。後の問い(問1〜5)に答えよ。
Aさん:ばねはかりを買ったので、ジャガイモで浮力の実験をしてみよう。
Bさん:ジャガイモは水に沈むので、水より密度は大きいはずだね。
Aさん:密度と浮力の関係を確認しておこう。
問1 密度2.0×103kg/m3,質量1.0kgの物体が水中に完全に沈んでいるとき、物体にはたらく浮力の大きさはいくらか。最も適当なものを、次の@〜Eのうちから一つ選べ。ただし、水の密度を1.0×103kg/m3,重力加速度の大きさを9.8m/s2とする。[ 5 ]
Aさん:糸でジャガイモをばねはかりにつるし、水を入れた計量カップに徐々に沈めてみよう。
Bさん:ジャガイモの下端Pの水面からの深さと、ばねはかりの値から、浮力の変化がわかるんじゃないかな?
Aさん:そうだね。Pが水面より上にあるときは深さを負の値とすればいいね。せっかくなので計量カップの下にキッチンはかりを置いて実験してみようよ。
図1のようにAさんとBさんの二人は、水を入れた計量カップとジャガイモを用いて実験を行った。

図1
AさんとBさんは、結果を図2の二つのグラフにまとめて議論している。
問2 次の会話文の空欄[ア]・[イ]には、それぞれ直後の{ }内の数式および値のいずれか一つが入る。入れる数式および値を示す記号の組合せとして最も適当なものを、後の@〜Hのうちから一つ選べ。ただし、糸の質量と体積は無視できるものとする。[ 6 ]
Aさん:ジャガイモが計量カップの底についていないとき、ジャガイモにはたらく力について考えてみよう。
Bさん:ジャガイモにはたらく力は浮力と重力と糸の張力だね。
Aさん:浮力の大きさをF,重力の大きさをW,張力の大きさをTとすると、[ア]{(a) F=T+W (b) F=T−W (c) F=W−T}の関係があるね。
Bさん:図2の上のグラフから読み取るとジャガイモ全体が水に沈んだときの浮力の大きさは約[イ]{(d) 0.1 (e) 1.0 (f) 1.1}Nだね。

問2の解答はこのページ下に掲載します。
=================== お知らせ ======================
★★★★★★★「AE個別学習室(えまじゅく)」生徒募集!★★★★★★★
★ ★
★ 茨城県水戸市、常陸太田市の個別指導教室 ★
★ 「AE個別学習室(えまじゅく)」では、生徒募集をしています。 ★
★ 対象は小学生・中学生・高校生・浪人生。社会人も歓迎します! ★
★ オンライン授業も好評です!全国の生徒さんに対応可能です。 ★
★ ★
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
えまじゅくでは、経験豊富なプロ講師のマンツーマン授業が受けられます。
授業料が最大で40%引きになる、3人までの同時指導も好評です!
オンラインでも複数人同時指導対応しています。
今年も何人もの生徒さんが、第一志望(以上)の結果を出してくれました。
興味をお持ちの方は、まずは mm@a-ema.com までお問い合わせください。
家庭教師・塾のサイトと連絡先はここ → http://www.a-ema.com/
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
◆解答
ジャガイモが水中にあるときにジャガイモが受ける力の向きは、浮力と張力が鉛直上向き、重力が鉛直下向きですね。
これらの力がつり合っているので、浮力F,重力W,糸の張力Tの関係は、
W=F+T
となります。
移項すれば、
F=W−T
とすることができます。
続いて浮力の大きさについて考えます。
点Pが水面より上にあるとき、ばねはかりの値は約1.1Nだから、ジャガイモの重さが1.1Nと考えられます。
点Pが水面より下で、ばねはかりの値が一定になったときの値は約0.1Nです。
浮力があるからばねはかりの値がこれだけ小さくなったわけですね。
つまり浮力は、
1.1−0.1=1.0N
となります。
よって、[ア]=c,[イ]=e
次の問題→問3グラフを選ぶ
◆関連項目
浮力
力〜エネルギー
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
最高級の指導を提供します!メール添削も好評です!
プロ家庭教師の江間です。 AE個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/ http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−