Question

バニラ

写真の物理の問題の解説をしてほしいです。
3枚目が解答です。
まだ学校で習っていないのに宿題にされてしまって、
参考書を見てもわからず、困っているので
基礎的なとこらから解説していただけると
大変ありがたいです。

20 浮力
密度が一様な物体を水(密度po [kg/m²]) に浮かべたところ、物体の体積V[m]の3分
の2が水面より下に沈んだ。 重力加速度の大きさをg[m/s2] とする。
(1) この物体の密度 p[kg/m²] を求めよ。
(2) 力を加えて物体全体を水面より下に沈めたい。 必要な力の大きさf [N] を求めよ。

21 空気の抵抗を受ける運動
質量(kgの小球が空気中を落下するとき、空気の抵抗力は小
球の速さに比例し, kv [N] であるとする (kは比例定数)。 重力加
速度の大きさをg [m/s2] とする。
(1) 小球の速さがμ [m/s) である瞬間の加速度の大きさ a [m/s2] を
求めよ。
(2) 小球の速さはやがて一定になる。 その速さ (終端速度) [m/s}
を求めよ｡
(3) 小球のおおよその図をかけ。
抵抗力
Akv
of ①

20 浮力
2
[解答] (1) /goo[kg/m²] (2) /gooVg [N]
21 空気の抵抗を受ける運動
kv
mg
解答(1)g [m/s2] (2) [m/s]
m
(3)
Vf
VA
mg
k
0
傾き g
t

浮力 空気抵抗

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

えだまめ🫛

浮力について

浮力は主に、液体に浮かべた物体にかかる上向きの力です🫛

なので、問題としては、水などの液体に物を浮かべたときの状況を問われることが多いです。

浮力についてもう少し詳しく説明します🌱

物体を液体に浮かべたとき、必ず、いくらかは液面下に沈み、いくらかは液面上に浮かび上がります。この沈んでいる部分の体積Vと物体の質量mがとても重要です🫛

また、「物体が体積Vだけ沈んだ」ということは、「液体が体積Vだけ押しのけられた」という着眼点を持つと解きやすいです🫛

ここで重力加速度g,液体の密度ρを用いると
mg = ρVg …① が成り立ちます。

これは、物体に働く重力mg と 押しのけられた分の体積の液体に働く重力ρVgが等しいという意味です🌱

えだまめ🫛

問題20について

(1)
[1] 物体にかかる重力を求めます🫛

物体の体積V,物体の密度ρ、重力加速度gから
物体の質量mは　m = ρV で表されます。
よって
物体に働く重力は　ρVg …①

[2] 押しのけられた分の水に働く重力を求めます🫛

物体が沈んだ体積は　2/3･V
押しのけられた分の水の質量は　2/3･ρ₀V
押しのけられた分の水に働く重力は 2/3･ρ₀Vg …②

①と②が等しいので
ρVg = 2/3･ρ₀Vg
⇒ ρ = 2/3･ρ₀

(2)
新たに1/3･Vだけ水を押しのけるので
f = ρ₀ × 1/3･V × g = 1/3･ρVg

バニラ

丁寧に解説していただけて本当に
ありがとうございます‼︎
とってもわかりやすく、助かりました！