69* 断面積 S,質量Mの一端を閉じた円筒が,開Po
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力が加えられ
ている。円筒の内部には気体が入っており,円筒
の上端から内部の水面までの距離をd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Po, 水の密度をP, 重力加速度
をg とする。
(
(1) 外力の大きさを求めよ。
Po
S
図1
M
P
h
次に,円筒を深さ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1/2dであった。
冷
1-2
P
2d
(2)円筒の質量 M を Po, p, S, d, gの中から
必要なものを用いて表せ。
M
X (3)
図2
(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。 んをPo, p,
S, d, g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
止できる深さんは (3) で求めた値より大きいか, 小さいか。
1(筑波大)