物理の問題19についての解説とヒント
- 物理の問題19について詳しく解説します。両容器の液面の圧力や断面器の圧力などについて詳しく説明しています。
- 解説中、浮力には大気圧が関係してくることや、ヒントの2行目で導き出されるpghの意味について疑問が出てきました。
- 問題19では、両容器の液面の圧力や断面積の変化について考える必要があります。さらに、浮力や大気圧の関係も重要です。
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物理の問題です。
問題19 ※問題を画像で載せてます。解き方及び解説をお願いします。 {ヒントと解答} (1)両容器の液面の圧力が同じだから、 F/S1＝Mg/S2 よって F=S1/S2×Mg (2) 断面器がS2の容器の液面から深さhの所の圧力は、大気圧をP0として、 P0＋Mg/S＋pghである。 断面先からS１の容器の液面における圧力は、P0＋F/S1である。両者は、同じ高さだから、同じである。 よって P0＋Mg/S2＋pgh=P0＋F/S1 よって F=S1/S2(M＋phS2)g (3) 断面積S1,S2の容器のピストンがそれぞれX1下がり、X2上がったとすると、それら水の体積は同じだから、 S1 X1=S2 X2・・・(1) X1＋X2=h・・・(2) 二式より X2=S1/S1＋S2×h ☆ 疑問点ですが、(2)のヒントで浮力には、必ず大気圧が関係してくるのでしょうか？ 又(2)のヒント2行目のpghはどうやって導き出したのでしょうか？ 教えてください。
- shidoukai_chi
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疑問点についてのみ回答しますので、不足があれば補足してください。 (2) まず、これは「浮力」ではなく、「圧力」の問題です。 厳密には大気圧P0を考慮する必要がありますが、 P0+Mg/S2+ρgh=P0+F/S1 （密度はpではなくρ（ロー）） の式の両辺にP0が出てくるので、消去されることになります。 また、図2において、容器2側の液面から深さhのところには、大気圧と併せて物体の質量Mと密度ρで体積S2hの液体の質量ρS2hによる重力がかかっていることになるので、この部分における圧力は、 P0+(M+ρS2h)g/S2=P0+M/S2+ρgh
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