物理得意な方お願いします🥺

物理

高校生

解決済み

6年弱前

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？
また(3)の内部空気の圧力ですが、これは暗記でしょうか?

(4)についてもですがpが大きくなるのでp=F/Sより浮力も大きくなって断熱の方が浅くなるのではないのでしょうか？

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

回答

✨ ベストアンサー ✨

どんたこす

6年弱前

(1)確認します。
浮力=ρVg、という公式は
浮力=下面にかかる力 - 上面にかかる力
から導き出されましたね。

この式では、上面と下面両方に大気圧がかかるので整理すると消えるのです。

(3)内部空気の圧力は、イコール下面にかかる力です。
※そうじゃないと容器内の水面が一定に定まりません。
よって、深さに注目すれば導出できるはずです。

(4)断熱変化の場合、ちきさんの考え通り熱が逃げないので圧力が高くなります。内部空洞の体積が大きくなりますので同じ深さなら断熱の方が浮力が大きいですね。
問題文を確認すると、つりあいの位置まで押し込んだ、とあります。
ならばつりあいの位置まで、もう少し深く押し込む必要があるように思われますがいかがでしょうか。