解答と解説
(1)10 N
【解説】
質量100gの物体にはたらく重力の大きさは1N。ペットボトルは質量1000gなので、
100:1=1000:xより、x=(1000÷10)×1=10N
(2)4000Pa (N/m2)
【解説】
圧力(Pa)
={面を垂直に押す力(N)}÷{力がはたらく面積(㎡)}なので
=10(N)÷{※ 25÷10000(㎡)}
=4000(Pa)
※1㎡=10000㎠だから、
1:10000=x:25で25÷10000で求められる。
Pa=N/㎡のこと。よって、単位はN/㎡でも可。
(3)a スポンジが受ける圧力
b 小さくなる
【解説】
スポンジにはたらく力の単位は(N)で質量にのみ依存しているので、面積が変化しても変わらない。圧力の単位は(N/㎡)で質量と面積に依存するので、面積が変化すると変化する。
力がはたらく面積が大きくなると、圧力は小さくなる。
同じ力でもフォークの先で縦向き(面積が小さい)に押すのと、スプーンの婉曲した丸い部分で横向き(面積が大きい)に押すのでは痛さが違うことと同じ原理である。
(4)0.4 N
【解説】
図3より、直方体の下面から水面までの長さが4㎝のとき、ばねばかりの値は0.6N。直方体の下面から水面までの長さが0㎝のとき、ばねばかりの値は1.0Nなので、1.0(N)―0.6(N)=0.4N小さくなっている。これは直方体が垂直に下向きに押す力と反対の上向きの力が直方体にはたらいているからである。この上向きの力を浮力という。
(5)ウ
【解説】
浮力はその物体の体積に依存する。よって、容器全体が水中に沈んだ後は深さが変わっても浮力の大きさは変化しない。よって、ばねばかりの値も変化しない。図3より、6㎝以降は値が変化していないので、直方体の全部がちょうど水の中に沈んだのは6㎝である。
(6)ウ
【解説】
直方体Bの全部がちょうど水の中に沈んだのは、6㎝(ばねばかりの値が変わらなくなっている)のときで、このときばねばかりの値は1.4Nを示している。もともと2.0Nを示していたので2.0-1.4=0.6Nの上向きの力(浮力)がはたらいている。
直方体Aは同様に、1.0-0.4=0.6Nの上向きの力(浮力)が働いている。
よって、変わらないのでウになる。