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浮力の問題です。。。
こんばんは。中学3年です。浮力の問題を教えてください。問題文は「1気圧という圧力は10N/cm^2であるとする。 水中では、その時の大気の圧力よりもさらに水の深さによる圧力分だけ圧力が高い。 水の密度を1g/cm^3として次の問に答えよ。ただしこの時の大気の圧力は1気圧であったとする。また、質量100gに働く重力を1Nとせよ。（問1）内容積が480cm^3、空気中での重さが2Nのガラス製のビンがある。開いた口を上にして水中につるして重さを量ると1.2Nだった。このビンをつくっているガラスの比重はいくらか。
（問2）温度が一定の時気体の体積と圧力は反比例することがわかっている。大気も湖の水も全て同じ温度であるとする。このガラスビンの開いた口を下にして中の空気が漏れないようにしながら、水中へ押し込んでいく。閉じ込められた空気は圧力の増加で次第に圧縮されていく。
(ア)この水面からビンの中の水面までの深さが14mになるまで押し込んだとき、ビンが浮き上がらないように抑えて置く力は何Nか。
(イ)押し込みながらある深さまで達すると抑える力がなくても浮き上がらなくなる。初めてこのようになる時の閉じ込められた空気の体積は何cm^3か。また、この時ガラスビンの中の水面はこの水面から何mの深さにあるか。 」です。
(問1)は、口を上にしているので内容積は関係なくて、水から受ける力が0.8Nで・・・といくら考えてもわかりません。教えてください できるだけ詳しく教えていただければうれしいです。お願いします
ちなみに答えは(問1)2.5g/cm^3 (問2)ア)0.8N イ)120cm^3と30m です。
回答(3)
3.
力がつりあうためにはガラスが沈もうとする力と浮力がつりあうことが必要。したがって、浮力は1.2Nとなり、そのときの空気の容積は120cc
１０Ｎのときの容積は480ccなので、120ccのときの圧力は40N
40-10=30Nの圧力を生じる水深は30m
回答ありがとうございます。とても良くわかりました
ちなみに２の空気の体積は200cm^3になりますよね？
本当にありがとうございました。またよろしくお願いします
1.
2.
１０Ｎのときの容積は480cc、水中14ｍでは10＋14＝24Ｎの力がかかるからｍ容積は反比例して20cc
20ccの浮力は２Ｎ、ガラスが沈む力は1.2N
したがって、2-1.2=08Nの押さえる力が必要。
コメント(8)
回答２のmは誤植です。下の文が正しい文です。
・・24Ｎの力がかかるから容積は反比例して20cc・・
20ccのところを除けば回答１～３でだいたい正しいのですが、「100gに働く重力を1Nとせよ」というのが使われてないですよね。たぶん、最初にこの条件から重力加速度10m/s^2を出して、計算していくのが正攻法な気がします。結果的に合ってはいますが、単位がバラバラのまま計算を進めていて、結構危ういです。質量はkg、長さはm、時間はsで統一した方が安全です。例えば、Nはkg・m/s^2なので、cmが混ざっていると別の物差しを一緒に計算していることになります。
あと、答案を書くなら、言葉と単位は注意した方がいいです。圧力をNと書くと減点の対象になります。
蛇足ですが、この手の問題では、ピンと気体を別々に考えて、
(下向きに押す力)=(ビンの浮力)+(空気の浮力)-(重力)と運動方程式をたてると、考えやすいです。空気の占める体積は水圧で変わるので、そこだけ
(1気圧)×(もとの体積)＝(水圧＋1気圧)×(沈めたときの体積)で計算します。
はい、200でしたね。
オニキスさんは「コメント」記載が多いようですが、回答欄に記載いただければと思っています。
このご質問は、異なる単位系を使用していた私にとって回答しにくいものでした。
コメントで「私の記載の問題点」をご指摘いただくより、「模範解答を回答欄に記載」してくれた方が、質問者も（私も）すっきり納得できると思うのです。
解決済みでしたか。
前に回答を削除したときは失礼しました。
私は小市民なので、回答にあれこれコメントされるのは、あまり好きではないのです。
他にもそういう例があるようですから、私以外にもそういう方はおられるのでしょう。
間違いを指摘し、正しいことを言い、それを相手に気持ちよく納得させるのって、けっこう難しいんですよ。
まあ、仲良くやりましょう。
回答欄に「うならせる内容が書いてあれば」、それが他の回答に対する最高のご指摘・ご批判なのだと思っています。
>>#5-6
別にケンカするつもりはないですよ。間違いや疑問点があれば指摘しますし、いい回答が書けるなら書きます。もちろん、私の回答に対しても、間違いがあれば指摘してほしいです。公共の場に書くということは他人の批判に晒されるということですし、それによってお互いの知識が上がっていけばそれが一番だと思います。批判を受け入れるつもりがないなら、「書かない」ことです。ただ自分の主張だけして議論に応じないのは、便所の落書きと同じになってしまいます。
せっかくなので、言わせて頂きます。回答を間違えるのは人間なのでいいと思いますが、学校の宿題の質問に対し非難の回答をつける（そして無言で削除する）のはやめて下さい。質問者は聞くところがないから、ここに質問しているのでしょうから。何ヶ月も前のことを蒸し返してすいません。
理屈ではまったくその通り。
だけど、すこし疲れるね。
