センター2016物理基礎第１問 問３「大気圧と水面」

そうだね。力学の問題は、とりあえず力の矢印を描いてみる、という手があるんだけど、液体が出てくる問題は力の矢印を描きにくいんだよね。

そうなんだよね。このような問題の場合、「同じ高さでは、圧力が同じ」という関係を使うんだ。気体や液体だと成り立つんだよね。問題によっては「同じ高さ」というより、「同じ深さ」という表現の方がいいかもね。

良く覚えているね。使うことが少ないから忘れがちな式だよね。この式は確かに深さが同じであれば、水圧も同じということだね。

そうだね。なのでやっぱり「同じ高さでは、圧力が同じ」という関係を使ってみよう。分かりやすい「同じ高さ」はここかな。

それじゃあ最初に、コップの周りの液面を押す圧力はいくらかな。

その通り。そこは大丈夫かな。この圧力と、コップの中の同じ高さの圧力が同じなんだね。コップの中の赤い線のところの圧力は分かるかな？

そうそう、その液体も考えて赤い線の高さでの圧力を考えるんだね。

密度を使うんだね。そもそも密度を質量と体積で表すとどうなる？

じゃあ、今求めたい「圧力」って、どうやって求めるんだっけ？

それじゃあ、コップの中の赤い線のところでの、力って何だ？

そうだね。「重力」っていう力の大きさのことを「重さ」っていうんだよね。ただ、赤い線の高さには上にある液体の重さ以外にも力が加わってるんだよ。

そうだね。

いいね。それで、コップの中の空気の圧力を加えて、同じ高さの大気圧と等しいという式を立てて計算すると？

正解！答えは①だね。