Question

ちき

物理得意な方お願いします🥺
(1)です。どうして大気圧の上からの力は含まないのでしょうか？

66* 断面積 @, 質量 7 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カが加えられ
ている。 円筒の内部には気体が入っており, 円人
の上端から内部の水面までの距離をの 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 水の密度をp, 重力加速度
を9 とする。
(1) 外力の大きさを求めよ。

次に, 円筒を深き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
きの内部の気体の高さはすす であった。

(2) 円筒の質量7 を万, の, S, 9, 9 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。ヵをアぢ。, ゎ,

S, の, 9 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

 

 

 

 

4

 

 

 

 

図2

止できる深さヵ は(3) で求めた値より大きいか, 小さいか。

(筑波大)

66 (1) 浮力oVg によるカカのつり合いより           浮力 ば

ア+77g =o(Sg)9
=(oSg - 7)9

 

 

 

浮力は圧力差で生じる。 ここでは大気圧による下向きのカ
PS 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。円筒と内部塗気の全体に着目することにより, 光力
の考え方で対処できる。

(9 図2での力のつり合いより p[8お9)9=49 …⑨ .。 太=まpsg

 

 

 

(3) 図1での内部容気の圧力は 有+99 で, 図2では なTee(4+3g g) (内

部空気の圧力は内部の水面での圧力に等し く, それは円筒外部での同 じ深きの

点での圧力 玉+o97 に等しい)
符温変化だからボイルの法則 「PV =一定」 より