理科
中学生

浮力と水圧です。
問)上面と下面の面積が10㎠、高さが5㎝の直方体を上面が水面から10㎝の深さになるように沈めました。
【1】この物体の上面を向きに押す力と、下面を上向きに押す力の差は何Nですか。
という問題で、

上面を押す力は1000×0,001=1N
下面を押す力は1500×0.001=1.5N
1,5ー1.0=0.5 A.0.5N

という解説だったんですが、よくわかりません
詳しい解説お願いします!

回答

✨ ベストアンサー ✨

1000×0.001は、単位変換だと思いますが、よくわからないので別のやり方で考えます。

まず、水圧とは何か。これは、水の圧力と考えます。圧力は、「ある面を垂直に押す力」と考えてください。

では、ここで上面にはたらく水圧を考えてみます。上面を垂直に押す力は何かというと、水の重さです。直方体の箱に水のブロックを乗せていると考えてみます。
直方体は水面から10cmの深さに沈められ、上面の面積は10平方cmですので、直方体の上にある水は、底面積×高さ=体積で10×10=100立方cmとなります。
水は、1立方cmで1gの重さとなるため、水の重さは、100gです。

では、力の大きさはどうなるか、100gの物体に働く重力は1Nですので、水圧の大きさは1Nだと分かります。

次に浮力ですが、求め方は先程と変わりません。そもそも、水圧は四方八方から働く力でその大きさは深いほど強くなります。
そのため、上面よりも下面に働く水圧の方が大きく、差し引きすると下面を上に押し上げる水圧の方が大きくなります。この上向きに働く力が浮力です。

直方体は高さ5cmなので、下面が15cmの深さにあります。
よって、10平方cm×15cm=150立方cm。よって、下面に働く力は、1.5Nとなります。
したがって、浮力は、上向きの水圧−下向きの水圧なので、0.5Nとなります。

※次の授業で習うと思いますが、浮力は水中にある物体の体積にのみ関係します。なので、浮力だけを求めたい場合、物体の体積を計算し、力に変換したら水中での浮力がすぐに求められます。

魚くっしょん

こんな夜遅くにわかりやすい説明ありがとうございます!
明日が期末テストで急にわからなくなってしまってなすすべがなかったので本当に助かりました!

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