高一 物理基礎 【緊急】 明日テストなのにこの問題がわかりません どなたか解説お願いします

高一 物理基礎
【緊急】
明日テストなのにこの問題がわかりません
どなたか解説お願いします

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2019/09/25 20:35

Ｂは水の中に沈んで、糸を経由して浮かんでいるＡを下に引っ張っている、という状態でしょうかね？　

Ｂは水面よりも上にあるのか（つまりＢを手で持って、Ａをぶら下げている）、Ｂも浮いているのか、Ｂは沈んでいるのか、「糸がたるまずに」だけでは正しい状態を特定できません。
問題文が「水に入れたところ」ではなく「水の中で放したところ」ならわかりますが。
そのような的確な説明がないので、「多分そうだろう」という想定で解くしかありませんので、ここでは「水の中で放したところ」ということで「Ｂは水の中に沈んで、糸を経由して浮かんでいるＡを下に引っ張っている」という状態と想定します。

(1) 「Ａに働く重力の大きさ」というのが、またあいまいな表現ですね。
　浮いてつり合っているのだから、「Ａが受ける浮力の大きさは、Ａに働く重力の大きさに等しい」ということで「１倍」でよいと思うのですが、それでは「物理」の問題としてはあまりにお粗末です。
間接的にせよ「Ｂから受ける力」ももとをただせば「重力」なので全部まとめて「Ａに働く重力」と考えるのが妥当だと思いますが、ここでは「糸を介してＢから受ける力」は除いて「Ａに直接働く重力」つまり「Ａの質量に対して働く重力」を考えよということなのでしょうね。

ということで、「Ａに働く重力の大きさ」は「Ａの質量に対して働く重力」と解釈すると、Ａの体積を V として、「密度が ρ/6」なので「質量」は
　m = (ρ/6)V
重力加速度を g とすると、「Ａの質量に対して働く重力」は
　F1 = mg = (ρ/6)Vg = (1/6)ρVg　　　①
です。

一方、Ａが水から受ける浮力は、水を押しのけた体積が V/2 で、水の密度が ρ ですから
　F2 = ρ(V/2)g = (1/2)ρVg　　　　②
です。

求める比は F2/F1 なので
　F2/F1 = (1/2)/(1/6) = 3
従って「3倍」。

(2) Ｂが糸を介して下に引く力は
　F3 = F2 - F1 = (1/2)ρVg - (1/6)ρVg = (1/3)ρVg

Ｂの体積はＡと同じ V であるので、Ｂに働く浮力は
　F4 = ρVg

従って、Ｂの質量に働く重力は
　F5 = F3 + F4 = (4/3)ρVg

Ｂの質量は
　Mb = (4/3)ρV
Ｂの密度は
　ρB = Mb/V = (4/3)ρ

No.3 回答者： chiha2525 回答日時： 2019/09/26 19:04

テストってのは分からないところを知るためにやります。

テスト前から分からないことがわかってたとしても、テスト後にゆっくり理解すれば良いのです。

No.1 回答者： BAY19981026 回答日時： 2019/09/25 20:20

(1) Aの体積をVとすると、Aにかかる重力はV×(ρ/6)× g

浮力は押しのけた水にかかる重力なので(V/2)×ρ×g
整理すると3倍となります。
(2) Bの密度をXとすると、
A、 Bにかかる重力はV×(ρ/6)× g+ V×X× g
A、 Bにかかる浮力は(V/2)×ρ× g+ V×ρ× g
これが等しいので、V×(ρ/6)× g+ V×X× g= (V/2)×ρ× g+ V×ρ× g
Vgで割って
(ρ/6)+ X= (ρ/2)+ ρ
ゆえに X= 8ρ/6= 4ρ/3
となります。