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基礎事項
圧力とは、1m²あたりが垂直に受ける力の大きさのこと
大気圧とは、空気による圧力、すなわち、空気によって1m²あたりが垂直に押される力の大きさのこと
169番
ピストンは動いてないからピストンに加わる力はつりあっている。
ピストンに働く力は、下向きのピストンの重力と、ピストンが空気から押される下向きの力、
ピストンが密封された気体から押される上向きの力、だけである。
※空気に触れているものにはすべてに大気圧が加わります。
【下向きのピストンの重力の大きさ】は、5.0×9.8[N]
【ピストンが空気から押される下向きの力の大きさ】は、
大気圧が1.0×10⁵[Pa]だから、これはピストン1m²あたりが空気から受ける力の大きさは1.0×10⁵[N]だということ。
ということは、ピストン(5.0×10⁻³[m²])が空気から押される下向きの力の大きさは、
1.0×10⁵×5.0×10⁻³[N]
【ピストンが密封された気体から押される上向きの力】は、
内部の気体の圧力をp[Pa]とすると、これはピストン1m²あたりが内部の気体から
受ける力の大きさはp[N]だということ。ということは、
ピストン(5.0×10⁻³[m²])が内部の気体から押される上向きの力の大きさは、p×5.0×10⁻³[N]と表せる。
以上より、ピストンに加わる力のつり合いの式は、
下向きを正とすると、
(+5.0×9.8)+(+1.0×10⁵×5.0×10⁻³)+(－p×5.0×10⁻³)=0
すなわち、5.0×9.8+1.0×10⁵×5.0×10⁻³－p×5.0×10⁻³=0
後はこれを解くだけ。
分からなければ質問してください
明日テストだということなので、170番も
水銀柱は動いてないから水銀柱に加わる力はつりあっている。
水銀柱に働く力は、下向きの水銀柱の重力と、
水銀が空気から押される下向きの力の反作用の力(上向き)だけです。
※水銀柱は空気には触れてない(水銀柱の上部は真空)から大気圧は加わりません。
また、水銀面は空気に触れているから大気圧を受けます。
その反作用として、水銀面と水銀柱は上向きに大気圧と同じ大きさの圧力を受けます。
水銀面が下向きに押されるから、水銀柱が上向きに押されるイメージ(画像参照)。
【水銀柱の重力(下向き)の大きさ】は、重力だから質量×重力加速度で求めたい。
でも、水銀柱の質量は与えられていない。代わりに水銀の密度が与えられている。
水銀の密度は単位からもわかるように水銀1m³あたりの質量は1.36×10⁴kgということ。
これを使って水銀柱の質量を求めたい。求める水銀柱の高さをh[m]、
水銀柱の面積をS[m²]とすると、水銀柱の体積はSh[m³]と表せる。
水銀1m³あたりの質量は1.36×10⁴kgだから、水銀Sh[m³]の質量は、
Sh×1.36×10⁴[kg]と表せる。
よって、水銀柱の重力(下向き)の大きさは、
質量×重力加速度=Sh×1.36×10⁴×9.8[N]と表せる。
【水銀柱が上向きに受ける力の大きさ】
水銀柱は上向きに大気圧と同じ大きさの圧力を受けます。
大気圧が1.01×10⁵[Pa]だから、これは水銀柱1m²あたりが受ける力の大きさは
1.01×10⁵[N]だということ。
ということは、水銀柱(S[m²])が受ける上向きの力の大きさは、
1.01×10⁵×S[N]
以上より、水銀柱に加わる力のつり合いの式は、
下向きを正とすると、
(+Sh×1.36×10⁴×9.8)+(－1.01×10⁵×S)=0
すなわち、Sh×1.36×10⁴×9.8－1.01×10⁵×S=0
Sh×1.36×10⁴×9.8=1.01×10⁵×S
h×1.36×10⁴×9.8=1.01×10⁵
後はこれを解くだけ。
分からなければ質問してください
質問されても今日はもう寝るので答えられませんが。
明日頑張ってください
すいません🙇
こんな夜遅くに回答して頂きありがとうございます
テスト頑張りますᕦ(ò_óˇ)ᕤ
こんなに丁寧に分かりやすく教えて下さってありがとうございます😭
明日物理基礎のテストなので助かりました。