無題
無題
メース さんの書込 (2010/04/29(Thu) 22:54)
高校生です． 初歩的な質問です． 水のなかに氷を入れたとき増加したはかりの重さは氷の重さになるのでしょうか？ 浮力が働きますからきっとそうはならないですよね． またはりがねを使って浮かないようにした場合のはかりの増加しためもりは氷の体積になるとしてよいのでしょうか？ 最後に氷を浮かせないようにする時針金を底に付かないように水中に入れて，そっから針金と氷を結んで，沈めた場合，増加したハかりのあたいは氷の体積としてよいのでしょうか？ はりがねや糸による誤差が起こる気がするのでえすが・・・
Re: 無題
Yokkun さんのレス (2010/04/29(Thu) 23:42)
>浮力が働きますからきっとそうはならないですよね．
浮力というのは，氷が水から受ける力ですよね？ 氷を「浮かせている」のが水ではなくて，ばねだったらどうでしょう？ はかりの示す重さは，ばねだけのときに比べてどうなりますか？
水とばねの場合が異なると思うのなら，その理由は何でしょう？
Re: 無題
メース さんのレス (2010/04/30(Fri) 01:13)
お返事ありがとうございます ＞浮力というのは，氷が水から受ける力ですよね？ はい ＞氷を「浮かせている」のが水ではなくて，ばねだったらどうでしょう？ はかりの示す重さは，ばねだけのときに比べてどうなりますか？
浮力の反作用で浮力の分だけ増すと思います．
＞水とばねの場合が異なると思うのなら，その理由は何でしょう？ ばねの弾性力がなくなるからその分，はかりが支えるのな？
Re: 無題
Yokkun さんのレス (2010/04/30(Fri) 09:08)
>浮力の反作用で浮力の分だけ増すと思います．
なあんだ，わかっていらっしゃる． ばねは，ばねの重さを無視できれば，「氷に対して」と「はかりに対して」，大きさ等しく逆向きの力をおよぼします．ばねを水に置き換えてもこの事情は変わらず，水は氷に浮力を及ぼした分，氷はその反作用を水に及ぼし，結果的に水を支えるはかりは浮力と等しい力を下向きに受けます．結局はかりが示す重さは，浮力の分差し引きにはならないということですね？
浮力の反作用というものはちょっとわかりにくいですが，結局は氷が沈んでいる分水位が上がるために，容器の底が受ける水圧がその分増加するのです．はかりは，水と氷の重みを支えていますから，単純に氷の重さの分，はかりの指示はちゃんとふえるわけで，浮力の分が差し引かれるなどと考えてはいけないのですね．
「はかりの増加しためもりは氷の体積になる」というのは，はかりがグラム目盛りのとき，その数値にcm3（立方センチメートル）をつけると，氷の体積にほぼ等しくなるということですね？ これは，水1cm3の質量がほぼ1gだからにほかなりません．氷を無理に水中に押し込めると，水位がその分上昇します．はかりが示す重さは水圧の合計（＋容器の重さ）ですが，水圧は深さのみで決まるために氷の空間を水で埋めたのと変わらなくなるわけです．
また，次のように考えることもできます．容器の重さは無視します． 氷が受ける力のつりあいから， 浮力＝押し込む力＋氷の重さ ∴押し込む力＝浮力−氷の重さ ∴はかりが支える力＝水の重さ＋氷の重さ＋押し込む力 ＝水の重さ＋浮力
または氷と水をしっかり分けて，水が受ける力のつりあいから， はかりが支える力＝浮力の反作用＋水の重さ ＝浮力＋水の重さ 浮力＝同体積の水の重さで，水1gは1cm3だから 「はかりの増加しためもりは氷の体積になる」 という具合です．
Re: 無題
メース さんのレス (2010/04/30(Fri) 23:55)
3＞ 親切な説明ありがとうございます． いまいち浮力のイメージがつかめなかったのですが，この説明のおかげで良く分かりました． 特に水圧からの説明はとてもためになりました．
ただ一つ質問したいのですが， はりがねを使って，氷を沈ませた時， はりがねに働く浮力の反作用は無視して考えた場合， という前提が付いた状態で， 増加したはかりのめもり＝氷の体積となるのですよね．
