Question

み

(2)のひもで吊り下げるとき、図に張力はかかなくていいのですか。
それと(1)ではmg=浮力なのに、(2)で=にならないのは何故ですか。
また、なぜ、重りの重力の大きさはmgでなくMgなのですか。いくつもすみません、教えて頂きたいです

標準6分
右図のように,底面積Sで高さhの箱
が、密度Pgの水中にその下側号
け水に入った状態で浮かんでいる。
(1) この箱の質量mをPg, h, Sで表せ。
(2) ここで,この箱の下に質量M, 体積1/
のおもりを軽い細いひもでつり下げると
き箱がさらに沈む距離ををM, V, Pホ S
で表せ。ただし,箱はすべて沈んでしまわないものとする。
チェック問題(3 水圧と浮力
S
の高さだ
h
箱
P水
浮力 P Sg
解説(1) 箱に着目して力を書き込む。図
aでアルキメデスの原理より, 箱は水を体
h
積Sだけ押しのけているので, 浮力の大
h
h
きさは、PS×gとなる。重力と浮力の
力のつり合いの式より,
3
mg
h
a
mg=Pxg Sg…0 .". m=;PghS-
(2) 箱とおもり全体に着目して力を書き込む。
図bでアルキメデスの原理より, 箱とおも
h
3
浮力 p +) Sg
りを合わせて体積+x S+Vだけ水を
押しのけているので, 浮力の合計は,
h
3
mg
D+S+Vgとなる。
浮力 P Vg
箱とおもり全体に着目した力のつり合いの
式より、
Mg
図b
mg+Mg=P%\
h
+ S+V
全体に着目しているので,
糸の張力は考えなくてよい
よって, c=
M V
PS S
(0式を代入した)

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

monkeyなむ

(1)なぜ、mg＝浮力となるのか分かりますか？
公式ではありません。

静止している→力のつりあいです。
力のつりあいでは、【どの物体に対して】が大切になるので【】で囲みます。

【箱に対する】力のつりあいより、
下向きの力＝上向きの力
mg＝浮力となります。

同じように、
(2)も静止している→力のつりあいです。
糸の張力をTとして、
【箱に対して】引く力T(下向き)
【おもりに対して】引く力T(上向き)
を図に書き込んでみてくたさい。

【箱とおもりに対して】力のつりあい
下向きの力＝上向きの力
Mg+mg+T＝浮力【箱】+浮力【おもり】
となります。

monkeyなむ

訂正 最後から2番目

Mg+mg+T＝浮力【箱】+浮力【おもり】+T

み

張力を図に書き足してみます！
浮力=物体がおしのけた液体の質量×gで、
今回は物体がおしのけた液体の質量=mだから、浮力=mgになるという解釈であっていますか。
また、(2)もM=ρ水Vだから浮力=Mgになるということですか？

monkeyなむ

いえ、おそらく誤解です！
＝について、じっくり考えてみてください。
浮力「＝」mgは
浮力「が」mgという訳ではなく。
浮力「と」mg(重力)がたまたま同じ力になったという意味です。また、少し言い方を変えると、
浮力＝mg(重力)が成り立つというという意味です。

⑴の場合
浮力＝ρh/3 Sg (上向きの力)
重力＝mg (下向きの力)

この2つがつり合う。つり合うとは、
浮力と重力が同じ力で
浮力＝重力 が成り立つ。つまり、
ρh/3 Sg＝mg が成り立つ。

浮力＝mgは、浮力がmgではない。
浮力とmgがたまたま同じ力であった。

理解が難しければまた、コメントしてください。