この問題がわかりません。教えてください。

質問

中学の浮力の問題です。清風南海高校の入試問題です。
答えは0.3Nです。教えてください。

回答No.1

kon555

正答が0.3Nという事から考えると、これ付帯条件として「1N＝100g」「水の比重＝1g/立方センチメートル」で計算するんですね。

　まず基本として「水中で物体にかかる浮力は、物体が押しのけた水の質量と等しい」です。
　そして条件の中に「円盤の質量は90g」「円盤と筒と厚さは充分に薄い」とあり、かつ筒の質量は記載がないので「筒は質量0」「円盤と筒自体は浮力0」とみなします。
　1つポイントとしては、水中に空間が出来た場合、水圧というのは全方位から発生しますので、浮力=水圧が円盤を下から支える働きをする、という点でしょうね。
　これはコップに水をいれてから紙などで蓋をすると、逆さまにしてもこぼれない、という古典的なアレと同様の理屈です。
　つまり浮力が発生している間、円盤もその浮力で支えられる事になります。
　よってこの問題では、まず「断面積30平方センチ×高さ2センチの物体にかかる浮力」を求めた後、その浮力と円盤の質量90gを引く事になります。

　なので計算としてはまず浮力。体積は30平方センチ×2センチ=60立方センチ。で、比重が1かつ1N＝100gなので浮力は0.6N。
　円盤自体の重さが90g＝0.9N。
　浮力引く重さで0.6-0.9=-0.3N。
　0.3N分の力で糸を引かないと、糸が筒から離れてしまう事になります。