センター 2015物理基礎追試第1問 問5「浮力と力のつりあい」

1bt-5-1

物理が苦手な文子
浮力を求めるのね。浮力の公式ってあったわよね。

物理が得意な秀樹
あるね。覚えてる?

物理が苦手な文子
何となく覚えているけど、これでいいんだっけ?

1bt-5-6

物理が得意な秀樹
合ってるよ。この式を使う時に間違いやすいのは、密度\rhoが浮力を受けている物体の密度じゃなくて、周りの液体や気体の密度なんだよね。それは間違えないでね。

物理が苦手な文子
なるほどね。気をつけるわ。でも、この問題では物体の周りにある水の密度が書いてないわね。

物理が得意な秀樹
そうだね。水の密度も、物体の体積も分からないから、実はこの密度の公式F=\rho Vgはこの問題では使えないんだ。

物理が苦手な文子
あれ、そうなの?じゃあどうするの?

物理が得意な秀樹
まぁこういう問題は、とりあえず力の矢印を描いていくんだね。

物理が苦手な文子
そうなのね。じゃあまずは重力ね。

1bt-5-2

物理が得意な秀樹
重力の大きさはそのままmgとしておこうね。この問題は値が数値で与えられているけど、数値を入れるのは最後にしようね。

物理が苦手な文子
次は、くっついているものから力を受けるから、ばねから力を受けるわね。

物理が得意な秀樹
ばねから受ける力はフックの法則に従うね。

物理が苦手な文子
なので、とりあえずF=kxと書いておくわ。

1bt-5-3

物理が得意な秀樹
あとは?

物理が苦手な文子
あとは水に囲まれているから、浮力よね。浮力は\rho Vgが使えないから、Fと書いておいていいのかな?

1bt-5-5

物理が得意な秀樹
いいね。他に、はたらいている力はあるかな?

物理が苦手な文子
あとくっついているものがないから、これで終わりね。

物理が得意な秀樹
そうだね。力の矢印を描いたら次は何をするかな?

物理が苦手な文子
物体は静止しているから、正の向きを決めて力のつりあいの式を立てるのね。

物理が得意な秀樹
その通り。やってみよう。

物理が苦手な文子
上向きを正として、

1bt-5-5

    $$kx+F-mg=0$$

    \begin{eqnarray*}F&=&mg-kx\\&=&1.00\times 9.8-70\times 0.100\\&=&9.8-7.0\\&=&2.8{\rm N}\end{eqnarray*}

物理が得意な秀樹
正解!答えは①だ。

タイトルとURLをコピーしました