• ベストアンサー

中性浮力について

880mlの水の入ったメスシリンダー(MAX 1000ml)に直径40mm、36gのボールを入れると当然沈みますが、このボールを中性浮力にするには、食塩をどれくらい入れればよいのでしょうか?かなり沢山いれなくてはいけないということは分かるのですが…。 お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.2

下記情報を参考に計算することにしました。 (1). 食塩水 密度 d[g/cm^3]、濃度 x  d=1+0.6971*x+0.341*x^2 https://m.chiebukuro.yahoo.co.jp/note/n17257 (2). 20℃における質量パーセント10%の 塩化ナトリウム水溶液密度 →1.07065g/ml 引用:理科年表,平成25年,第86冊,p.385 https://m.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/q13128513593 まず(1)の式を使う方法ですが、食塩水の密度d(=1.074)から濃度x(質量%)を求める式に変換する必要がありますが、この時点で手こずってしまいます。 そこで(2)の情報をもとに計算してみます。 10%の食塩水の比重が1.07065と今回目的とする1.0743に近い値なので、それぞれの値から水の比重1.0を引いた0.07065と0.0743の比を求め、10%の値に掛けると約10.5%の濃度の食塩水を作れば良いことがわかります。 濃度の計算は、 濃度=食塩の質量/(水の質量+食塩の質量) 濃度a=10%=0.105と水の質量b=880gが既知なので、食塩の質量xを求める式に変換します。 濃度a=x/(b+x)を変換すると、 食塩の質量x=a*b/(1-a)となり(中略) x=0.105*880/(1-0.105)=92.4/0.895で 約103gになります。 105gは概算でした。

0612abc
質問者

お礼

ありがとうございました‼

その他の回答 (1)

回答No.1

まずはボールの比重を求めます。 質量mは36gと分かっているので、ボールの半径r(20mm)から体積を求めて、体積あたりの質量から比重(密度)が求められます。 ボールが球とみなして球の体積Vは、 V=4/3 π r^3 なので、約33.51cm3 比重ρは、ρ=m/V から約1.074と求められます。 ここから先は食塩水の比重を1.074にする食塩の量を計算することになりますが、与えられた条件のみで適量を得る手順と計算方法を考察して見ましたが私の数学力には手に余るようです。 概ね105g前後の食塩を加えると近い値になりそうです。

0612abc
質問者

補足

回答ありがとうございます! あと、なぜ105gという数字が出てきたか教えて下さい。

関連するQ&A

  • 中性浮力について

    今日中性浮力の実験を行ったのですが、やり方は水にピンポン球(砂を入れ重さをいれてある)を入れ、食塩を溶かし、中性浮力にするという実験をやりました。そこで質問ですが、 (1)なぜ食塩を入れるとピンポン球が上がってくるのですか? (2)ピンポン球が押しのけた水の重さと、ピンポン球の重さを比較せよ、という問題があるのですが、ピンポン球の重さは32gと分かるのですが、ピンポン球が押しのけた水の重さとはどうやって求めたらいいのでしょうか? 教えて下さい、お願いします。

  • 物理に詳しい方おねがいします 水

    この前、実験で中性浮力の実験を行い、やり方は水(Max1000mlメスシリンダー)の中に球(36g)を入れ、食塩を入れて浮きあげ、中性浮力にするというものです。 36gと重いことだけあり、食塩を105g入れたら、中性浮力になりました。食塩と球を入れる前の水の量は880mlで食塩をいれ、球を抜いた水(塩水)の量は、881mlでした。球の重さは実験後も変わらず36gでした。 問題は、その中性浮力の時の塩水の密度を求めたいのですが求め方がわからず、調べたら公式は出たのですが、 m=ρV m:球の質量 ρ:液体の密度 V:球の体積 これが本当に正しいか分かりませんし、もしこれが本当なら実験をしなくても答えが分かってしまうと思います。おねがいします。 球の直径は4cmです。実験時の水の温度は22℃です。

  • 浮力について

    水面にボールが完全に浮いている。 このとき、重力と浮力(垂直抗力?)はつりあっているのでしょうか? だとすると、このボールの重さが50g重だったとすると 浮力も50g重 ということでしょうか。 物体が水から受ける浮力は、物体が押しのけた水の重さ なのに、これでは、ボールは水を押しのけてないですよねぇ。 わけがわからなくなってきました! では、ボールの半分が水中で、半分は空気中に顔を出している という場合はどうなるでしょうか。 やっぱり物体は浮いて静止してるわけですから、 ここでも重力と浮力がつりあっているのでしょうか。 そうだとすると、 この物体の重さが50g重なら浮力も50g重になってしまう。 しかし、半分しか浮いてないんだから、 押しのけた水の量を考えると 浮力は25g重になる・・・ けど、浮力が25g重しかないと、鉛直方向の力がつりあわない・・・ 上から大気圧が25g重 かかる と考えればいいのでしょうか・・・ どなたか、 ボールが水中から完全に浮いているときの浮力の大きさ と ボールが半分水中に沈んでいるときの浮力の大きさ の違いを 教えてください。

  • 浮力

    浮力について質問です。 水中において 体積がV,密度がρの物体は 浮力は (水の密度)×V×g であらわされて 仮に物体にはたらく浮力と重力がつりあっていた場合 浮力 - 重力=0 だから (水の密度)×V×g - ρVg = 0 ρ=水の密度 となります。仮にこの物体を ガラス瓶に重りを入れたものとして、密度を調節した場合 水中では常に浮力=重力となってふわふわしていることに なりますよね。 こういう場合は水中でこのガラス瓶をどこに持っていっても その場所で静止するのでしょうか? たとえば水面ぎりぎりでも水槽の底でも物体はその場所で 静止したままなのでしょうか? 水の温度は一定で密度は変わらないとすれば、力のつりあいから このようになると思うのですがあっていますか? ガリレオ温度計を調べていて気になったので質問してみました。

  • 発砲スチロール 浮力

    手芸屋さんで買った発砲スチロールのボールを手で持って水に潜らせ、手を離してボールが水面からとび出した最も高い位置の高さをはかるという実験をしています。 直径3cm、5cm、8cmのボールをそれぞれ0cmから5cmきざみで潜らせて手を離すと、どれもそのボールの直径くらいの深さに潜らせたときに最も高くとび出しました。直径よりも深く潜らせていくと、とび出す高さはだんだん低くなりました。ボールの直径くらいの深さに潜らせたときに1番よくとぶ理由というのはあるのですか?

  • 中学理科 「密度」の問題です

    「円筒形(上も下も直径の変わらない)のコップに水をすり切り一杯入れた。この水に金属でできた21.0gの人形を沈め、あふれた水の体積をメスシリンダーで調べたら8.4mlだった。この人形の密度を求めなさい。」この問題の解答と解説をお願いします。僕は中学生で、解法がよくわからないので、詳しい解説をよろしくお願いします。

  • 実験の温度、浮力の補正について

    実験の温度、浮力の補正について。 ホールピペット(10ml)の検定を行いました。 ピペットで量り取った純水を秤量ビンに入れて 水の重さを出し、考察するというものです。 そこで温度と浮力について補正しようと思います。 補正後の質量は (見かけ上の重さ)=(真の重さ)-(浮力分の重さ) より、(真の重さ)={見かけ上の重さ-ρ(空気)×体積} だと思うんですが この時の体積は(真の重さ)÷(ρ(水))でしょうか それとも(見かけ上の重さ)÷(ρ(水))ですか? 私は真の重さかと思ってしまったんですが、 何かの本では違うように書いてあった気がして不安になりました。 どうか回答よろしくお願いします。

  • 中性酢酸溶液の作り方

    私が引用した実験書によると 「中性酢酸鉛250gを水500mlに溶解・ろ過し、54Be(比重1.25)に希釈する」 とありましたが、いまいち理解できませんでした。 比重1.25に希釈とはいったいどうすればよいのでしょうか? ご教授よろしくお願いします!

  • 浮力の問題がわかりません…

    理科の勉強をしていて浮力の問題が出てきました。問題は以下のようなものです。 『重さ500gの木片が図のように(※図は水の入った水槽に木片が浮かべられ、木片がちょうど半分水の中に浮かんでいる状態です。)半分だけ沈んでいるとき、下の問いに答えなさい』 (1)この木の体積は何立方cmか (2)この木の比重はいくらか (3)この木を沈めるには何gの力が必要か 答えはそれぞれ(1)1000立方cm、(2)0.5 (3)500g となっているのですが、これだけの条件でこういった答えをどうやって出せばいいのかわかりません。浮力に関して知識はほとんどありません。解説いただけると幸いです。よろしくお願いします!

  • 浮力補正

    化学天秤を用いて計測すると、 浮力補正が考慮されていません。 そこで、 ρt=m1ρf/m2 ρtは物体の密度、ρfは水の密度 m1、m2は物体の質量です。 これに浮力補正を考慮すると ρt={m1(1-ρg/ρs)/(m2・(ρg/ρs)}(ρf-ρg)+ρg   ={m2(ρf-ρg)/m2}+ρg ρg:空気密度 ρs:天秤の分銅密度 となるそうなのですが、どうすればこうなりますでしょうか? お教えください。