問題文に水が入った容器とかがないので浮力とかがどうして出てくるのかわからないんですが、ほかに情報はないんでしょうか。
それでも解けないと思います...
cやdのとき、バネの長さが何cmになったとか書いてませんか？
問5を解くまでに求めておかないといけないところを求めます。わかっていればとばしてください。
まず、バネが1cm伸びるとき、物体がバネを引く力が何Nになるかを求めます。
以下、容器(150g)におもり(1個で25g)を入れたものを物体と呼びます。
バネの自然長をdとすると
2個のとき... 物体の質量200g (4-d)cm
6個のとき... 物体の質量300g (5-d)cm
中学では1N=100gとみなすので
2 : 4-d = 3 : 5-d ∴d=2
よって、自然長が2cmとわかったので、この結果から2Nで4-2=2cm, 3Nで5-2=3cmとわかるので、物体がバネを引く力が1Nであるときバネは1cm伸びるとわかります。
一方、8個のとき物体の質量は150+25×8=350g=3.5Nとなるので、水中でなければ、自然長からの伸びが3.5cmとなることがわかります。
しかし、水中に入れたとき、バネの自然長からの伸び(全体の長さ×)は3.5-2=1.5cmとなりました。このとき、バネは1.5Nで引いていることになります。
水中で物体は静止しているので、力のつり合い式
W=F+f
が成立しています。(写真)
作用反作用の法則よりf=1.5Nで、W=3.5Nなので浮力は2.0Nと求まります。
以下アルキメデスの原理の説明ですが、一旦送ります。
アルキメデスの原理は、高校1年生の物理基礎で習います。教科書に書いてあるような説明は問題文に書いてある通りで、その証明は、中学生にも頑張れば説明できるかもしれませんが、基本高校内容だと思うので省きます。
問題文に書いてあることがどう言うことか説明します。例えば、水が満タンに入っているバスタブがあって、そこに体重が200kgのお相撲さんが入るとします。当然、お相撲さんの体積分だけ水は溢れてバスタブから出ていきます。このとき、溢れだした水の重さ(水にはたらく重力の大きさ)=お相撲さんが押しのけた水の重さが、お相撲さんにはたらく浮力に相当するということです。
物体の体積をVとして、今回、物体が入ったことで物体の体積分だけ水は押しのけられていますよね。(水が満タンに入っていないので溢れてはいないが、実際に図では水面が上昇している)
この押しのけられた体積V分の水の重さは、V(㎤)×1(g/㎤)=V(g)となります。
このV(g)=V/100 (N)が、浮力2.0Nに相当するということです。
よってV/100=2.0よりV=200となります。
とても丁寧にありがとうございます。
何度も返信していただいてすみません。
本当に助かりました。
浮力の実験の問題を載せるのを忘れていました。
すみません！