中学受験理科「浮力の反作用」台はかりの値で浮力を求める

浮力の反作用 アイキャッチ理科

台はかりにのせた水を入れたビーカーに物体を入れると、台はかりの値はどうなるのでしょうか。今回は浮力の反作用について学習します。

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「浮力の反作用」基本問題

:下の図のように、ビーカーに水を入れ全体の重さを量ったら、台はかりは200gを示した。この中に、ばねはかりでつるした体積100cm³、質量150gの物体を完全に入れ、水中で静止させた。これについて、次の各問いに答えよ。ただし、水は1cm³で1gであるとする。

浮力の反作用1

(1)ばねはかりは何gを示すか。

(2)台はかりは何gを示すか。

【問題DL】浮力の反作用

作用と反作用

この問題を解く前に、ニュートンが発見した「作用・反作用の法則」を説明します。作用・反作用の法則とは、物体に力を加えると、同じ大きさで逆向きの力が返ってくるという法則です。

壁にボールをぶつけると、ボールははね返ります。これは、ボールが壁を押すと、壁もボールを押すからです。このように、力がはたらくと、それと逆向きの力が必ずはたらくのです。

下の図のように、指で床を押すと(この力を作用とする)、指も床から押し返されます(この力は反作用になる)。

作用・反作用

浮力にも同じことがいえます。浮力は水が物体を上向きに押す力です。これを作用とすると、その反作用があるはずです。浮力の反作用は、物体が水を押す力になります。

浮力の分だけ台はかりの値は大きくなる

浮力の反作用を考えると、台はかりの値が浮力の分だけ増加することがわかります。下の図のように、体積100cm³の物体を水に完全に沈めると、物体には100gの浮力が生じます。押しのけた水の重さと浮力は等しくなりましたよね。わからない人は、中学受験理科「浮力」浮力の大きさと力のつり合いを見てください。この浮力の反作用として、物体が水を押すので、その分台はかりの値は大きくなります。

浮力の反作用2

「浮力の分だけ重くなる」と覚えておきましょう。

「浮力の反作用」基本問題 解答


(1)50g
力のつり合いを考えます。物体の重さは150gで、物体が100cm³(100g)の水を押しのけているので、物体にはたらく浮力の大きさは100gです。なので、150ー100=50g分は、ばねは狩りで物体を支える必要があります。

(2)300g
浮力の分だけ台はかりの値は大きくなります。物体にはたらく浮力の大きさは100gなので、ビーカーと水の重さの合計に100gを足すと台はかりの値が求まります。
200g+100g=300g

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