今日は浮力についてまとめたいと思います。
浮力とは、水中(液体)にあるものに働いている上向きの力のこと。
浮力の大きさ=押しのけられた水の重さ
となり、これをアルキメデスの原理といいます。
このことを踏まえて問題演習を解いてパターンを覚えるようにしました。
しかし、この手の問題では、ばねばかりとか台ばかりとかが出てきてこれまた拒否反応が・・・
水に木片などを沈めて・・・という問題が多かったので、水1立方センチ=1グラムのため、水の体積と水の重さは同じ数字になり、これが計算しやすくもあり、混乱しやすくもありました。水以外の液体だともっとややこしくなります
大体以下の問題のパターンを抑えておけばよいと思います。
例題① ばねばかりにつけた重りを水に入れる問題
ばねばかりに120グラムの重りをつけて、重りを水に入れたら、ばねばかりは、80グラムのメモリをさしました。重りに働いている浮力は何グラムですか?また、重りの体積は何立方センチですか?
ものの重さー水に入れたときのものの重さ=浮力なので、
120-80=40 答え 40グラム
浮力=ものの水中の体積なので、 答え 40グラム
例題② ものが水に浮いている問題
重さ60グラム、体積80立方センチの木片を水に入れたところ、木片は水に浮かびました。
(1)木片に働いている浮力の大きさは何グラムですか?
ものが浮いているときは、重さ=浮力
したがって重さ60グラムの木片が浮いているので浮力も60グラム 答え 60グラム
(2)木片の水中に沈んでいる部分の体積は何立方センチか?
浮力=ものの(水中の)体積より、浮力が60グラムなので、木片の水に沈んだ体積も60立方センチ。 答え 60立方センチ
(3)木片の水面より上に出ている部分の体積は?
(2)より、水中に沈んでいる部分は60立方センチ、木片全体の体積は80立方センチなので、
80-60=20 答え 20立方センチ
(4)木片の上に何グラム以上の重りをのせると、木片は完全に水に沈みますか?
木片を完全に沈めるためには、80グラムの重さが必要。
木片の重さが60グラムだから、80-60=20で、20グラムの重さが必要となる。
答え 20グラム
このように、答えの数字は実にシンプルでありながら、原理を理解しないと自信をもって回答できないと思います。
理屈を覚えた上で問題をたくさんといてパターンを暗記するのが良いと思いますが、実際は、パターンを暗記するだけで精一杯になってしまうかもしれません。そのあたりは算数と同じかも?
他にも、台ばかり問題、氷問題、水以外の液体問題などがありますので、また次回に・・・

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