物理 浮力 これって、物体(鉄球)がビーカーの底に接触しているかどうかで台ばかりの重さは変わるんです

物理 浮力

これって、物体(鉄球)がビーカーの底に接触しているかどうかで台ばかりの重さは変わるんですか？

一応実験してみたら、接触していないときは374.8g。接触しているときは462.3gですか。

これって重さ変わらないと予想していたのですが…。

No.13 回答者： majimelon37 回答日時： 2018/06/01 02:03

間違った議論が多く投稿されるので、例を使って説明し、正解を書きます。

物体を鉄、鉄の密度=7.87g/cm³、鉄球の体積100 cm³と仮定する。重さ787gとなる。
(a)鉄球が水面の外のとき、糸に787gの張力がかかる。
(b)鉄球が水の中で、底につかない時、[体積100 cm³の水の重さ]=100gの浮力が生じて、糸の787gの張力は100g減る。その分、秤の指針は100g増える。
(c) 鉄球が底についた時、糸はたるみ、張力は0となる。
秤の指針は(a)より、787g増える。
どの場合も、張力と秤の示す重量の和は一定である。
結論：
物体が水の中で、底につかない時、物体の体積✕水の密度の浮力が生じて、それだけ
秤の指針は増える。物体が底についた時、物体の重さだけ秤の指針は増える。
追加説明：鉄球の一部分が水面下に入ったとき、水面下の体積の水が、鉄に押しのけられて、その分の水が増えたのと同じように水面が上がる。秤の指針は、水が増えて水面が上がった時と同じになる。
No.11の回答は正しいので、それと同じです。

No.12 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2018/05/29 12:54

台ばかりの重さは変わりませんよ。

変わるのは台ばかりの針ですよ。

No.11 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/05/27 22:53

台秤の示す値は

鉄球が糸で吊るされたケース → 水槽の重さ + 水の重さ + 〔浮力を重さに換算したもの〕
鉄球が沈められているケース → 水槽の重さ + 水の重さ + 鉄球の重さ

で、
〔浮力を重さに換算したもの〕= 水の密度ｘ鉄球の体積。
鉄球の重さ=鉄の密度×鉄球の体積

ですから、
水より鉄の密度が大きい分、後者のケースの方が重くなります。

No.10 回答者： ハドスン夫人 回答日時： 2018/05/27 22:01

なんかyhr2さんの回答見てたら、私も全然わかってませんでした。

やっぱり物理は計算せずに感覚でいくと怖いです。ちょっとしたIQの問題とかにも使えそうですね。

No.9 回答者： yhr2 回答日時： 2018/05/27 20:17

No.7&8 です。

No.8 と入れ違いに「お礼」が書かれていましたね。

＞では、なぜ実験をした時に台ばかりの数値が変わったんですかね…。同じ大きさの力が働く=台ばかりの数値は同じになる
ではないんですか？

「同じ力」は「合計」であって、「台ばかり」に働く力は同じではなく変わっていますよ。
ゆっくり、図でも書いて考えてください。ちゃんと、糸（これをばねにして書いた方が分かりやすいかな）も書いて。

No.8 回答者： yhr2 回答日時： 2018/05/27 20:13

No.7 です。

さらに補足。

「浮力」というものを考えるのなら、例えば、No.7 の例でいえば

(a) 物体を空気中で糸で吊るした場合には、糸に下向きの力 2.25 N が働く。
　そのときに、水の入ったビーカー（物体は入っていない）は、台ばかりに下向きの力 1.75 N を及ぼしていた。

(b) 糸で吊るした物体をビーカーに入れたら、糸に働く下向きの力は 1 N になった。このとき、糸に吊るした物体には 1.25 N の浮力が働いたことになる。（2.25 - 1.25 = 1 N ）
　そのとき、台ばかりに働く下向きの力は 3 N になった。（1.75 + 1.25 = 3 N ）
（つまり、糸で吊るした物体に働く浮力の分だけ、水の入ったビーカーの水面位置が上がり、その分だけ重くなった）

(c) ビーカーの底に置いた場合は、糸に下向きの力 0 N / 台ばかりに下向きの力 4 N が働く。
　（糸で吊るしていた物体をビーカーの底に置くことにより、糸に働いてた力がビーカーの底に移った）

(d) よって、下向きに働く力が 3 N と 4 N では 4 N の方が大きいため、台ばかりの数値が増加する。

いずれの場合でも、下向きの力の合計は 4 N ということです。
そして、(b) の 1 N / 3 N から話を始めるなら、すでに浮力 1.25 N は「糸に働く力」と「台ばかりに働く力」に織り込み済みなので、表には登場しません。

あくまで、(a) の「物体を水に入れる前」の「糸に働く力」と「台ばかりに働く力」と比較する場合にだけ、「浮力」が登場します。

No.7 回答者： yhr2 回答日時： 2018/05/27 19:57

No.2です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞例えば…
＞糸で吊るしてる場合は、上1N/下3Nの力が働く。ビーカーの底に置いた場合は、上0N/下4Nの力が働くとする。
＞よって、下向きに働く力が3Nと4Nでは4Nの方が大きいため、台ばかりの数値が増加する
＞ということですか？

いいえ、違います。

上の「吊るしばかり」を「下に」引っ張るから指示が出るのです。つまり、上の「吊るしばかリ」も下の「台ばかり」も、下向きの力（重力）を測っているのです。

従って、
・糸で吊るしてる場合は、糸に下向きの力 1 N / 台ばかりに下向きの力 3 N が働く。
・ビーカーの底に置いた場合は、糸に下向きの力 0 N / 台ばかりに下向きの力 4 N が働く。
　（糸で吊るしていた物体をビーカーの底に置くことにより、糸に働いてた力がビーカーの底に移った）
・よって、下向きに働く力が 3 N と 4 N では 4 N の方が大きいため、台ばかりの数値が増加する。
どちらも、下向きの力の合計は 4 N ということです。

この回答へのお礼

なるほど！理解しました。

では、なぜ実験をした時に台ばかりの数値が変わったんですかね…。同じ大きさの力が働く=台ばかりの数値は同じになる
ではないんですか？

お礼日時：2018/05/27 20:05

No.6 回答者： ハドスン夫人 回答日時： 2018/05/27 19:35

中学生ですか？もしそうなら今無理して理解する必要はないですよ。

わかった顔しといたらいいと思います

この回答へのお礼

残念ながら、高校生です。レポートを書かないといけないので、理解しないとです笑

お礼日時：2018/05/27 19:36

No.5 回答者： ハドスン夫人 回答日時： 2018/05/27 19:32

底につけたら変わりますよ。

終力はたった今私が考えた造語です

この回答へのお礼

変わるんですか？？
物理が苦手すぎて、全くわからないです…。
yhr2さんのお礼のところで書いた解釈っていうことなのかな

お礼日時：2018/05/27 19:35

No.4 回答者： ハドスン夫人 回答日時： 2018/05/27 19:21

浮力は終力です。

水さんの自己満です。

この回答へのお礼

終力とは、何ですか？

台ばかりの数値が変わらない場合、何で実験の時は変わったんですかね…。何か間違えたんでしょうか笑

お礼日時：2018/05/27 19:28