S
水圧
底面積Sが100cm', 深さ 30 cmの円筒形で, 変
形しない容器がある。容器の壁の厚さは無視できる。
容器に空気が入らないようにして水中で逆さにし,
底面を水面から 25 cm持ち上げて鎖でつるした。
容器の質量 Mを2.0kg,水の密度pを1.0× 10°kg/m°,
大気圧 P。を 1.013 × 10° Pa, 重力加速度の大きさ
gを9.8m/s° として,次の問いに答えよ。
(1) 容器内,水面から上向きに25 cm の位置の水圧P[Pa]を求めよ。
(2) 鎖が容器を引く力の大きさF[N]を求めよ。
(1) 水面が受ける大気圧と,容器内の破線の面が受ける水圧は等しい。
25
cm
5
解
P。= P+ phg
F
P。
よって,
P
P= P。 - phg = 1.013 × 10° Pa
P+p-
- 1.0 × 10° kg/m° × 0.25 m × 9.8m/s°
9.9 × 10° Pa
P。
= 0.988 × 10° Pa
(2) 容器が受ける力は,大気圧による下向きで大き
さ P,Sの力,水圧による上向きで大きさ PSの力, Poと同じ ps
大きさ Mg の重力,鎖から受ける大きさFのカで
P。
大きさの
IF
圧力
ある。
Mg
力のつり合いの関係F+ PS = P,S + Mg より,
F= (P。- P)S + Mg = (pSh + M)g
= (1.0 × 10°kg/m° × 100 × 10*m?
× 0.25 m + 2.0 kg) × 9.8m/s°
PS
ニ
44 N
44 1 N
