Question

へむへむ

(1)の問題で大気圧はなぜ考えないんでしょうか？

、とも
熱したと
66* 断面積S,質量 M の一端を閉じた円筒が、開
口部を下にし,上端は水面に一致して鉛直に静止
している。円筒には鉛直下向きに外力が加えられ
ている。円筒の内部には気体が入っており, 円筒
の上端から内部の水面までの距離をdとする。
円筒の厚さ,内部の気体の質量, 水の蒸発は無視
する。大気圧を P., 水の密度をp, 重力加速度
積はもと
) とする。
Po
M
p
S
図1
け増加し
Po
をgとする。
p
h
いくらか。
(1) 外力の大きさを求めよ。
次に,円筒を深さんの位置まで沈めると, 外
力を加えなくても円筒は静止した(図 2)。このと
1
三都府大)
24
M
きの内部の気体の高さはdであった。
(2) 円筒の質量MをP., p, S, d, gの中から
必要なものを用いて表せ。
(3) 円筒内の気体の変化は等温変化とみなせるものとする。 んを P, p,
S, d, g の中から必要なものを用いて表せ。
(4)円筒内の気体の変化が断熱変化とみなせる場合を考える。円筒が静
止できる深さんは(3)で求めた値より大きいか, 小さいか。
図2
000
「ストン
たとこ
(筑波大)
た。加
圧をP
67*
の明)っ
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p し
た 比の n
彼庫
日 産

66 (1) 浮力pVg による力のつり合いより
F+Mg=p(Sd)g
: F=(pSd -M)g
浮力
浮力は圧力差で生じる。ここでは大気圧による下向きの力
P.S と内部空気が水から受ける上向きの力の差が浮力となっ
ている。円筒と内部空気の全体に着目することにより,遅力
Mg
の考え方で対処できる。
面nでの力の?り合いより pS %=DMa

Answer 1

アーモンド

内部気体(および円筒を合わせた物体)の上面には大気圧poによる力
F1=poS
は働きます。また内部気体の下面は深さdにあるので、水圧ρdgと大気圧poを考慮した
F2=(po+ρdg)S
の力が働きます。F1とF2は逆向きなので
F=F2-F1=ρdgS=ρVg
の力となります。

結論、「大気圧による力は働いているが相殺する」です。

へむへむ

求める外力にP0が含まれてるかんじですか？