理科
中学生
解決済み

この問題の問4を教えてほしいです!!

私は、おもりに浮力がはたらいているから、
おもりの力1N−浮力0.3N=0.7Nで、
水+ビーカーの重さ10+0.7Nで計算したんですけど、答えが10.3Nになってて😅

どうしてそうなるのでしょうか?

理科 物理 おもり

回答

✨ ベストアンサー ✨

浮力というのは「おもり」にはたらく力であって、はかりではかっているのは「皿」にはたらく力です。0.7Nというのは、「おもり」にはたらく重力とバネがおもりを引く力の合力なので、それと「水」の重力を足しても、皿にはたらく力にはなりません。
よって、適当に感覚で計算するのではなく、きちんと力を図示してあげる必要があります。

ここで、意外というかその発想自体なかったかもしれませんが、ポイントになるのは「浮力の反作用」です。浮力というのは、液体から受ける力ですが、同時にその浮力の反作用として、液体が下に力を加えています。確か、センター試験や名古屋大学の入試問題でも出ていたと思うのですが、中学生に聞くのは酷だと思います。

図示すると写真のようになります。(すみません、ごちゃごちゃしてて見にくいかもしれないです)
・黒がおもりにはたらいている力
・オレンジが水とビーカーにはたらいている力
(水とビーカーを1つの物体とみなした)
・青が皿にはたらいている力
のつもりで書いています。
はかりではかっているのは、皿にかかっている青の力です。よって、これと作用反作用の関係にある「皿がビーカーと水を押す力(垂直抗力)」です。
水とビーカーは静止しているので、オレンジの力は、つりあいが成立しています。
よって、
上向きの(垂直抗力)=
下向きの(浮力の反作用)+(ビーカーと水をあわせた重力)
となります。浮力の反作用=0.3N, 水とビーカーをあわせた重力=10Nより10.3Nが答えです。

ブドウくん

さいごから10行目
よって、これと作用反作用の関係にある「皿がビーカーと水を押す力(垂直抗力)」です。

よって、これと作用反作用の関係にある「皿がビーカーと水を押す力(垂直抗力)」を求めれば、求めたい青の力の大きさを求めたことになります。

よるはる

丁寧にありがとうございました!!😭

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