力のはたらきの問題

1 辺が $5\mathrm{cm}$ の立方体の物体を糸でつるし、水そうの水の中に、上面と底面が水平になるようにして全体を沈めて静止させた。このとき、物体の上面は水面から $3\mathrm{cm}$ の深さにあった。

水の密度を $1g/c{\mathrm{m}}^3$ とし、質量 $100\mathrm{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\mathrm{N}$ とする。水圧は、その深さより上にある水の重さによって生じるものとし、大気による圧力は考えないものとする。このとき、物体の底面が水からおされる力の大きさは何 N ですか。

縦 $4$ cm、横 $5$ cm、高さ $10$ cm の直方体の形をした、質量 $1200$ g の物体がある。この物体を、縦 $4$ cm、横 $5$ cm の面が下になるように、水平な床の上に置いた。

質量 $100$ g の物体にはたらく重力の大きさを $1$ N とするとき、この物体が床に加える圧力は何 Pa ですか。ただし、物体の質量はかたよりなく分布しており、床に接する面全体に一様に力が加わるものとする。

底面が 1 辺 $10\mathrm{cm}$ の正方形で、じゅうぶんな高さのある直方体の容器を水平な台の上に置き、深さ $10\mathrm{cm}$ まで水を入れた。

次に、底面が縦 $4\mathrm{cm}$、横 $5\mathrm{cm}$ の長方形で、高さが $12\mathrm{cm}$ の直方体の物体 P（質量 $480\mathrm{g}$）をばねばかりにつるし、P の底面を水平に保ったまま、容器の中の水にゆっくりと沈めていった。P の底面が容器の底から $2\mathrm{cm}$ の高さになったところで P を静止させた。このとき、水が容器からあふれることはなく、P は容器の底や側面にふれていなかった。

水の密度を $1g/c{\mathrm{m}}^3$ とし、質量 $100\mathrm{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\mathrm{N}$ とする。ばねばかりと糸の質量、糸の体積は考えない。このとき、ばねばかりは何 N を示していますか。

底面が 1 辺 $10\mathrm{cm}$ の正方形で、高さが $6\mathrm{cm}$ の直方体の木片（質量 $360\mathrm{g}$）を、じゅうぶんな深さの水が入った水そうに浮かべた。この木片の上面の中央に、密度 $8g/c{\mathrm{m}}^3$ の金属のおもり Y をのせたところ、木片は底面を水平にしたまま沈み、木片の上面がちょうど水面と同じ高さになって静止した。このとき Y は水にふれていなかった。

次に、Y を木片の上からとり、糸で木片の底面の中央につるして、Y 全体が水中にある状態で、木片を水に浮かべた。木片は底面を水平にしたまま静止し、木片の上面は水面より上に出た。

水の密度を $1g/c{\mathrm{m}}^3$ とし、質量 $100\mathrm{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\mathrm{N}$ とする。糸の質量・体積は考えず、木片は水を吸わないものとし、Y は水そうの底にふれないものとする。このとき、木片の上面は水面から何 cm の高さにありますか。

ある物体をばねばかりにつるして、空気中で静止させたところ、ばねばかりは $2.0\mathrm{N}$ を示した。次に、この物体をばねばかりにつるしたまま、ビーカーに入れた水の中に物体全体を沈めて静止させたところ、ばねばかりは $1.6\mathrm{N}$ を示した。さらに、この物体を別のビーカーに入れた食塩水の中に物体全体を沈めて静止させたところ、ばねばかりは $1.56\mathrm{N}$ を示した。どちらの場合も、物体はビーカーの底や側面にふれていなかった。

質量 $100\mathrm{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\mathrm{N}$、水の密度を $1.0g/c{\mathrm{m}}^3$ とする。また、液体中の物体にはたらく浮力の大きさは、物体が押しのけた液体にはたらく重力の大きさに等しいものとする。この食塩水の密度は何 $g/c{\mathrm{m}}^3$ ですか。