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直方体の物体をスポンジの上に置き, スポンジのへこむ大きさを測定して圧力を調べる実験
1~3を行いました。 これに関して, あとの問1~問4に答えなさい。 ただし, 実験において
物体は、常にスポンジからはみ出したり, いたりすることがなく、スポンジのへこむ大きさは,
圧力の大きさに比例するものとします。 また, 100gの物体にはたらく重力の大きさを1N
とします。
実験 1
① 図1のように、 質量 2.4kgの物体1と、 質量 1.2kgの物体2を用意した。
②図2のように、物体1の面Aを下にしてスポンジの上に置いて、 スポンジのへこむ大きさを測定
した｡
物体1の面B, C. 物体2の面Dを下にしてスポンジの上に置いて, スポンジのへこむ大き
さをそれぞれ測定した。
図 1
10cm>
5cm
物体1
C
A
-20cm
A…. 2400
・B・・・4800
C... 1200
B
物体2
10cm>
5cm
D
~10cm
図2
D-1200
□ スタンド
実験3
図3のように、 面Bを下にした物体1に, フックを
取り付けてスポンジの上に置き, フックに取り付け
た糸をスタンドにめに固定し、 糸2を手で斜めに
引いた。 スポンジのへこむ大きさが, 実験1の②と
同じになるように、糸1. 糸2がフックを引く力の
大きさと向きを調整した。 このとき, 糸1, 糸2の
方向は,水平な床と垂直な方向からそれぞれ 45°で
あった。 なお, フックと糸の重さや伸び縮みは考え
ないものとする。
ものさし
面Aを下にした物体1
図2
B
スポンジ
実験 2
実験1で用いた物体1と物体2を重ねてスポンジの上に置いた。 重ね方を変えて, スポンジ
のへこむ大きさを測定した。
水平な床
水平な床と垂直な方向
糸 145°45°
2
フック
面Bを下に
した物体1
水平な床
1 実験1の②で、スポンジにはたらく圧力の大きさは何 Pa (N/m²)か書きなさい。
問2 実験1の②で、スポンジにはたらく圧力の大きさをPAとする。 同様に 実験1の③で物体の
面BではPB. 面CではPc. 物体2の面DではPoとする。 Pa~Pcと, Poとの大小関係として正
しいものはどれか。 次のア~エのうちから最も適当なものを一つ選び、 符号を書きなさい。
ア
イ
ア
エ
PAとPDの大小関係
Pa<Po
PA>Po
PA<PD
PA>PD
A
問3 実験2では,次のア~オのように物体1と物体2を重ねてスポンジの上に置いた。このとき、ス
ポンジにはたらく圧力の大きさが同じになる組み合わせが二つある。 その組み合わせを符号で書き
なさい。
イ
A
TIXTI
PBとPDの大小関係
PB>Po
PB<Po
PB<PD
PB >Po
D
B
物体1
D
物体1に
はたらく重力
PcとPoの大小関係
Pc>Po
Pc<Po
Pc=Po
Pc=Po
C
B
I
問4 図4は, フックをつけた物体1を糸でまっすぐにつるしたときのようすを模式的に表したもので
ある。図中の矢印は物体1にはたらく重力を表し、 方眼の1目もりは3Nの力の大きさを表してい
る。 また,図5は、図4と同じ方眼を用いて, 実験3で糸1. 糸2がフックを引く力の大きさと向
きを調整した後のようすを模式的に表したものである。 このとき, 糸1. 糸2がフックを引く力を
解答欄の図中にそれぞれ矢印でかきなさい。 ただし、 作用点をで示すこと。
図4
図5
--水平な床と
糸
D
垂直な方向!
N
IN
C
+糸2
オ
フック
jl:!!!
面Bを下に…
した物体1
IC
