水圧・浮力　解説

(1) 圧力(Pa)=力(N)÷面積(m²) からおもりによって板にかかる圧力を求める。
円筒Aの底面積は50cm²なので、これをm²になおすと 5010000m²
よって2.5÷5010000=500
答500Pa

(2) おもりを2Nにして、板にかかる圧力を求める。
2÷5010000=400
圧力は400Paである。
水圧は水深に比例するので、水深5cmのとき水圧500Pa、水深xcmのとき水圧400Paとして式をつくると
5:500=x:400
500x=2000
x=4
答4cm

(3)おもり2.5N, 底面積10010000m²で、板にかかる圧力を求める。
2.5÷10010000=250Pa
水深5cmで500Pa, 水深xcmで250Paとして式を作ると
5:500=x:250
500x=1250
x=2.5
答2.5cm

(4)水深10cmでの水圧をxPaとする。水深5cmのとき500Paなので、これから式を作ると
10:x=5:500
5x=5000
x=1000
水圧は1000Pa
液体の重さによって板にかかる圧力が水圧と同じ1000Paのときに板が離れるので、 そのときの液体の重さをもとめる。
液体の重さをy(N)とすると　圧力(Pa)=力(N)÷面積(m²)なので
1000=y÷10010000
y=10
100gが1Nなので10Nは1000g
密度(g/cm³)=質量(g)÷体積(cm³)なので体積をV(cm³)とすると
2=1000÷V
V=500
答500cm³

(1) グラフを見るとおもりを下げた距離が1cmからばねばかりの示す値が下がっていく。
つまり0〜1cmまではおもりが空中にあり、1cmから水に入っていったということである。
0〜1ｃｍまでのばねばかりの示す値は1.2Nなのでこれがおもりにかかる重力である。
答1.2N

(2) グラフを見るとおもりを1cm下げたところからばねばかりの示す値が下がっていき、9cm下げた以降は値が一定になっている。
つまり9cmさげたところでおもりが完全に水の中に入ったことを表している。
1cmから9cmつまり8cmがこのおもりの高さである。
答8cm

(3) Yの位置はグラフでは読み取れないので、読み取れるところから計算する。
グラフが読み取れるのは、おもりを下げた距離が5cmつまり、底面が水面から4cmのところ。
このときのばねばかりは0.8N。つまり浮力は1.2-0.8=0.4となる。
水深4cmで0.4Nで、Yの位置(水深3cm)でxNとして式にすると
4:0.4=3:x
4x=1.2
x=0.3
答0.3N

(4)力が0.3Nで底面積が10cm³なので圧力は
0.3÷1010000=300
答300Pa

(5)Zの位置ではおもりが完全に水中にあるので、グラフからばねばかりの示す値は0.4N
浮力は 1.2-0.4=0.8
答0.8N