浮力の反作用の作用点はどこに描くのですか。
 水が入ったビーカーの底につかないように 糸につるして 球体の おもりを沈めたときの
浮力の反作用の作用点はどこから描くのでしょうか。
 浮力の作用点から,水の重心から,ビーカーの底の中央からなど いろいろな説があり,頭が混乱しています。

A 回答 (5件)

浮力を受けるのは「球体のおもり」であり、その大きさは排斥された同じ体積の「水」と同じである。


浮力が働く点を「浮心」と呼ぶと習いましたが、そこでいいと思いますよ。

密度が一様な球体であり、その球体がすべて水の中に沈んでいれば、その球体の「重心」を「浮心」としても問題ないと思いますよ。

いいURLが見つからなかったので、以下を参考に「浮心」を考えてみてください。
http://www5f.biglobe.ne.jp/~Tan-Lee/modo/gijutu/ …

密度が一様な球体であれば中心が「重心」となり、完全に水没していれば「浮心」の位置と同じになる。(・・・と思います。)^^v。
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この回答へのお礼

浮心から 描くと よいということですね 有り難うございます。

お礼日時:2010/10/29 22:04

補足について



厳密には作用点は浮心なのですから,必要があればいつでもそこから矢印を描く意識をもちましょう。たとえば,ドーナツの重心にはドーナツはありません。わかりやすくするためにドーナツの身があるところに矢印を描くことは許されますが,力のモーメントを考察する上ではそれではまずいことになるわけです。浮力の反作用の場合も同様です。反作用の作用点には水はありませんものね?
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この回答へのお礼

分かり易い説明 ありがとう ございます。 ドーナツの例が とても いいです。
有り難うございました。

お礼日時:2010/10/30 22:15

浮力の原因にさかのぼって考えてみましょう。



物体を沈めたときに,その表面にかかる圧力の合力が浮力です。
圧力の作用はあくまで物体の表面ですが,その合力の作用点は「浮心」と呼ばれる点になります。「浮心」というのは,物体の沈んでいる部分を水に置き換えた場合の重心の位置と考えていいでしょう。

さて,そうすると浮力の反作用点はどこになるでしょう? 浮力の反作用もその原因は圧力にあります。したがって本来物体表面(にある水)の各点が作用点といえるのですが,浮力と同じようにその合力を考えると,やはり「浮心」が作用点になると考えるべきでしょう。

しかし,浮力の反作用の考え方には次のようなものもあります。
物体を沈めると,水面の水位が上がります。すると,その分ビーカーの底面が受ける水圧が増加します。その増加分が浮力と等しく逆向きです。

力の図を描く場合,上のように「浮心」を作用点にして力の矢印を描くと,浮力の反作用を物体が受けているかのようになってしまいます。ですから,力のモーメントを問題にするのでなければ,浮力の反作用の力は物体の下の水の適当な位置から描くのがわかりやすいといえるでしょう。このような問題では,臨機応変にわかりやすいところに矢印を描くのがよいと思います。

この回答への補足

物体の下の 適当な位置から 描いても OK というのが 分かり易いですね。ということは
水の重心に 浮力の 反作用の作用点を 描かなければならない という考えは おかしいと言うことですね。

補足日時:2010/10/29 22:07
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浮力Fは錘に働く重力Wによって錘が水を押し付ける力に対する反力、つまり重力の反力が浮力です。

糸に働く張力をTとすると
  W=F+T
です。WとFの作用点は球の重心です。向きはFとTが上向き、Wが下向きです。
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素人です。


しかし旧専門学校東京物理学園卒業生の発言を引用します。
メタセンターかもしれませんよ。
・・・この記事は参考になりましたか?・・・
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そういうことになります。

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> しかし分子量は水よりの油ほうが一般的に大きいです。
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> 重さと分子量とは関係がないのでしょうか。
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> なぜ油は水に浮くのでしょうか。
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液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
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蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

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裸子植物に単子葉、双子葉があるかというと、ありません。単子葉、双子葉というのは発芽の状態を表しているのはご存知かと思いますが、裸子植物ではそのどちらにも属しません。

>ヒマラヤスギの発芽
http://www.fukuoka-edu.ac.jp/~fukuhara/keitai/rashi.html


また、葉脈や根の形の違いも、成体になった際に単子葉植物か双子葉植物かを見分けるために用いられる代表的な形質ですので、いずれにも属さない裸子植物ではあまり重要視されません。
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Q死海の密度

死海の密度を計算するとどうなるか。具体的な数字を教えてください。

海水の塩分濃度が約3%であるのに対し、死海は30%の濃度を有する。1リットルあたりの塩分量は230gから270gで、湖底では300gを超える。この濃い塩分濃度のため浮力が大きく、人が死海に入って沈むことは極めて困難である。

上記の文章が以下のHPにあるのですが、計算すると密度が1以下になってしまいます。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q149...
http://iiaoki.jugem.jp/?eid=1443
http://wingzero1113.jugem.jp/?page=2
http://100.kutikomi.net/s/%8E%80%8AC?i=2

1リットルの質量はないので、30%ということから計算するしかないと思いました。
1リットルの質量=300(たとえば海底の塩分)*100/30=1000(g)
密度は1g/ml となってしまうことから質問しました。

死海の密度を計算するとどうなるか。具体的な数字を教えてください。

海水の塩分濃度が約3%であるのに対し、死海は30%の濃度を有する。1リットルあたりの塩分量は230gから270gで、湖底では300gを超える。この濃い塩分濃度のため浮力が大きく、人が死海に入って沈むことは極めて困難である。

上記の文章が以下のHPにあるのですが、計算すると密度が1以下になってしまいます。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q149...
http://iiaoki.jugem.jp/?eid=1443
http://wingzero1113...続きを読む

Aベストアンサー

>いくつかのHPのDATAを用いた、自分の計算のどこが間違っているのかを教えてほしいものなのです。

やはり、誤解されていると思います、
言い方が少し違うだけの繰り返しですが、
「計算式の前提としている仮定そのものが現実と合いません)」

>死海は30%の濃度だから、1リットルあたりの塩分量は約250g
というとき、
>(おそらく質量%濃度 塩分30%水70%)
という仮定と現実とが両立するかどうか、検証してみてください。

この仮定で計算してみて、
>自身の質問での計算のように、海底の最大の値を用いても
>密度が1以下になってしまいます。
ですよね、
計算をしてみて現実と異なっているとき、大きく分けて
A:仮定は正しいが、算数計算がおかしい?
B:算数計算は合っていても、仮定がおかしい?
etc...
がありますが、
okapycanさんはAだと思っている。
hs001120はBでしょう、と言っている。
の違いに過ぎません

okapycanさんの質問並びに補足を読んでいて、多分
失念されていると思われるポイントですが
「教科書に書いてある正しい定義が、必ずしも世俗の定義と一致するとは限りません。」

>いくつかのHPのDATAを用いた、
で、いくつものHPを調べたのであれば、死海は30%の濃度とか、死海は23~25%の濃度とか
いくつか異なる説明があることに気づかれなかったでしょうか?

http://www.littlewaves.info/marine/wq_sgravity.htm
http://www7.ocn.ne.jp/~ranncyuu/keisann1.html
30%というのが簡易計算法での濃度値と仮定して、質量%濃度へ換算し直して
再度計算してみることをお勧めします。

>いくつかのHPのDATAを用いた、自分の計算のどこが間違っているのかを教えてほしいものなのです。

やはり、誤解されていると思います、
言い方が少し違うだけの繰り返しですが、
「計算式の前提としている仮定そのものが現実と合いません)」

>死海は30%の濃度だから、1リットルあたりの塩分量は約250g
というとき、
>(おそらく質量%濃度 塩分30%水70%)
という仮定と現実とが両立するかどうか、検証してみてください。

この仮定で計算してみて、
>自身の質問での計算のように、海底...続きを読む

Q音速は音源の移動に無関係に一定なのでしょうか。

音速は音源の移動に無関係に一定なのでしょうか。
例えば外宣車が猛スピードで通り過ぎたらその前後で調子が変りますが、これはドップラー効果というのですね。周波数は前後で変っても、音波の速度は変らないような気がします。
もうひとつの思考実験として、猛烈な高速気流を発生する風洞の中で音を発生したら、流れの前後で音速は変るのかという質問です。流れの先では速くなるような気もします。

同じ波の移動ということでは、光速は光源の移動に関わらず一定であるという法則に近似していると思うのですがこれは間違った思考方法でしょうか?

Aベストアンサー

こんばんは、いや、既にお早うございますでしょうか?

>これはドップラー効果というのですね。周波数は前後で変っても、音波の速度は変らないような気がします。

音の発生源(音源)自体の速度が変わっても、音の速度は変わりません。

時速50キロで走行している宣伝カーのスピーカー音が「音速+車速」になるのであれば、宣伝カーが近付いて来るときと遠ざかって行く時の音に変化は無いはずです。

要するに、音速が音源の移動速度による影響を受けないからこそ、そこにドップラー効果という現象が発生するのです。(学問上、科学的にはそういう事になっていると思います)

>猛烈な高速気流を発生する風洞の中で音を発生したら、流れの前後で音速は変るのかという質問です。

これは興味深い疑問だと思います。

理論上強風の中でも音の伝わる速度は変わらないと思いますので、音の変化はないと言うのが教科書的な答えになるのではないかと思います。(ここでは仮に答えは、変わらないとしておきます)

それを裏付ける事例としては、もし音が気流や風速の影響を受けるとするならば、仮に音源から自分の居る場所までの間に左右、上下、斜めなど多方向に強弱バラバラな風が吹いていた場合、歌やメロディーは音程がバラバラになり、極端な場合は横方向とかに強風が吹くと自分の所に音が届かなくなって何も聞こえないと言う事が起きるはずですが、実際にはそういった現象を体験した事も有りませんし、体験したという話も聞いた事が有りませんから。

実際に空気の流れを音速より早くする事は不可能だと思われますが、仮に流速(風速)が音速を超えた場合にはどうなるのか、何処かの大学でバーチャルシミュレーションでも良いので一度実験してもらいたい興味深い課題だと思います。(個人的には何と無く変わりそうな気がしますが、風速が音速を超えた場合はどうなるのか興味深いという事です)

なぜ変わりそうな気がするかというと、超音速旅客機コンコルドに搭乗中に音速を超えて飛行している時でも「エンジン音は普通に聞こえる」という話を聞きますし、知り合いのパイロットから聞いた話では「戦闘機で音速を超えて飛行していても自機のエンジン音はずっと聞こえている」という話を聞いた事が有るからです。
(一緒に飛行している友軍機のエンジン音も聞こえると言っていました)

そうです、どうやら音速を超えて飛行していてもエンジン音が聞こえるようなので、私が思うには「音速を超える速度の音源が発する音は、音源となる物体の速度の影響を受けるのではないだろうか」という仮説が頭の中を過ぎります。
(当然ですが、パイロットや乗客が聞こえていると言っているのはエンジン音であって、ソニックムーブの衝撃音の事では有りません)

これは、先に記述した質問者様の疑問の「猛烈な気流」イコール、私の考える「音速を超える気流」の場合にも同じ事が起きるかも知れないと言うところに結びつきます。

>同じ波の移動ということでは、光速は光源の移動に関わらず一定であるという法則に近似していると思うのですがこれは間違った思考方法でしょうか?

他の回答者様のおっしゃるように音と光は別というご意見はもっともで、確かに音波と電波(光は目に見える特殊な電波(粒子))は別な物なのですが、それは相対的に見た場合と、光のもつ絶対的速度の関係を度外視して考えれば、このご質問に当てはめて考えた場合は「極似している」といえると思います。

音速の話に似ているのですが、人間は既に音速を超え事に成功しているので「音速を超えた時の状態」が有る程度分かっていますが、残念ながら光速を超える事は出来ていません、しかし可能で有ると仮定した場合「光速に近い速度又は光速で移動しながら進行する光を見たらどうなるのか」というのは大きな疑問であり、質問者様の音の疑問と共通する点が多いと思います。

>媒質から見た場合は、常に音速です、光は、誰から見ても常に光速ですが・・・

なのではなく、光も光速を超えて移動する事が可能な状態で観察した場合は音と音速の関係に近似していると思います。

ただ光が、誰から見ても常に光速なのは、我々が光速を超えることが出来ていないから、そう感じるだけなのではないかとも思えます。

ただし、実際には超音速での音波伝達や発生した音と音源の速度の相対実験は行なわれていないと思います、それに私自身も音速を超えたことは有りませんし、人類の誰もが実際に光速を越えた事は無いので、全て推測とか想像の世界でしか有りません。

結局、ぜんぜん答えになっていないかも知れませんが、何か質問者様の考えのヒントにでもなればと思いまして、投稿させていただきました。

長文失礼致しました。

こんばんは、いや、既にお早うございますでしょうか?

>これはドップラー効果というのですね。周波数は前後で変っても、音波の速度は変らないような気がします。

音の発生源(音源)自体の速度が変わっても、音の速度は変わりません。

時速50キロで走行している宣伝カーのスピーカー音が「音速+車速」になるのであれば、宣伝カーが近付いて来るときと遠ざかって行く時の音に変化は無いはずです。

要するに、音速が音源の移動速度による影響を受けないからこそ、そこにドップラー効果という現象が発生するので...続きを読む

Q無機化学はなにを暗記すればいいんですか?

無機化学は暗記だと書いてありました。
参考書を開いたら、いろいろ書いてあります。
が、なにを覚えればいいのかわかりません。

例えば、フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体

これをまんま覚えればいいのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

こんにちは。無機化学は確かに暗記が必要ですが、理解を伴った効率的な暗記が必要です。

「フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体、フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体、フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体」と唱えてもいざ問題を解くときには忘れてしまいます。

無機化学は極めようと思っても、学生には無理があります、ごくまれに難関大学でマイナーな元素の性質を問う問題もありますが、無機で出る問題はほとんど決まっています。

あなたはおそらく無機化学初心者でしょうから、頻出事項とマイナーな事項の区別がつかないと思いますので、参考書を使うことをお勧めします。

現在あなたが持っている参考書が何なのかわかりませんが、多くの参考書には「重要!」「ここがポイント!」などの重要箇所があると思います。まずはそこを覚えましょう。

もしあなたの参考書が使いにくいのならば、別の参考書にしましょう。あまりマニアックなのは避けて、シンプルで基礎的な参考書にしましょう。東進ブックスの「岡野の化学をはじめからていねいに(無機・有機化学編)」などがお勧めです。

さて暗記するコツを教えましょう。無機化学で暗記する物は大きく分けて2つです。1つは物質の性質。もう一つは化学反応式です。物質の性質はほとんど丸暗記です。ですが性質が似ている元素のグループを知っていると覚えることが少し減ります。アルカリ金属・アルカリ土類金属・遷移元素・ハロゲン・希ガスや両性元素・酸性酸化物・塩基性酸化物などのグループは押さえましょう。またゴロで覚えるのも効果的です。私が使っているのは、両性元素は「ああすんなり(Zn Al Sn Pb)」。「ひ さん に働く」で「非」金属の酸化物は「酸」性酸化物。「禁 煙」したい「金」属の酸化物の「塩」基性酸化物。などなど。


化学反応式についてはほとんど暗記の必要はありません。反応の原理だけ知っていれば知らない化学反応式でも書けます。そのために必要な知識を書きます。

(1)イオン化傾向の大きい順番
K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au(貸そう か な ま あ あ て に すん な ひ ど す ぎ るしゃっ(はく) きん)
(2)基本的な反応原理
・弱酸の塩 + 強酸 → 強酸の塩 + 弱酸 (弱い者は出ていけ!反応)
・弱塩基の塩 + 強塩基 → 強塩基の塩 + 弱塩基 (弱い者は出ていけ!反応)
・揮発性酸の塩 + 不揮発性酸 → 不揮発性酸の塩 + 揮発性酸

・イオン化傾向がA>Bのとき
 A + Bの陽イオン → Aの陽イオン + B

・酸性酸化物 + 塩基 → 塩 + 水 (中和反応)
・塩基性酸化物 + 酸 → 塩 + 水 (中和反応)

・酸性酸化物 + 水 → オキソ酸
・塩基性酸化物 + 水 → 塩基

・両性酸化物 + 塩基 → 塩 + 水 (中和反応)
・両性酸化物 + 酸 → 塩 + 水 (中和反応)

それでは、また何かあったらどうぞ。

こんにちは。無機化学は確かに暗記が必要ですが、理解を伴った効率的な暗記が必要です。

「フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体、フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体、フッ素は刺激臭がある淡黄色の気体」と唱えてもいざ問題を解くときには忘れてしまいます。

無機化学は極めようと思っても、学生には無理があります、ごくまれに難関大学でマイナーな元素の性質を問う問題もありますが、無機で出る問題はほとんど決まっています。

あなたはおそらく無機化学初心者でしょうから、頻出事項とマイナーな事項の区別が...続きを読む


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