浮力に関する問題

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2016年逗子開成の問題です。


液体中にある物体は、空気中にあるときに物体がおしのけた液体の重さの分だけ軽くなります。このとき物体Aが水から受ける力を浮力と言います。このカの性質を調べるために、次のような実験を行いました。
 図のように水で満たした十分に深い水そうの中に、ばねはかりにつるされた高さ12cmの直方体(物体A)をゆっくり沈めたところ、ばねの値とおしのげた水の重さの関係は、下の表ような結果になりました。ただし、水温1cm3あたりの重さは1gとします。下の問いに答えなさい。
20161002t001

20161002t002

(1)物体Aの重さは何gですか。
(2)物体Aの底面積は何cm2ですか。正しいものを次のア~エから選び記号で答えなさい。
ア 6cm2 イ 15cm2 ウ 36cm2 エ 72cm2
(3)ばねはかりにつるされた物体Aをゆっくり沈めていくと、これ以上沈まなくなる位置がありました。
1 物体Aがこれ以上沈まなくなったときタ水面から物体Aの底面までの深さは何cmですか。
2 次に、物体Aだけを水に浮かべ、面がかたむかないようにその上に少しずつおもりをのせていくと、物体Aはさらに沈んでいきました。何gのおもりをのせれば物体Aの上面が水面と同じ高さになりますか。


【解説と解答】
(1)表から0cmのときが空気中のAの重さになるので72g
(答え)72g
(2)1cm入れて15gの浮力を得ているので、底面積は15cm2
(答え)イ
(3)72gの重さと同じ浮力を得てしまうともう沈みません。
1 72÷15=4.8cm
(答え)4.8cm
2 Aの体積は15×12=180gなので、180-72=108g
(答え)108g


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