物理分野の用語と知識の問題
直方体の金属のおもりをばねばかりにつるし、水を入れた水そうの中に静かに沈めた。おもりの全体が水中に入ったところで、おもりをさらに深い位置まで下げた。このとき、おもりは水そうの底や側面にはふれていなかった。
おもりを深い位置まで下げると、おもりの下の面にはたらく水圧は（ a ）。また、おもりにはたらく浮力の大きさは（ b ）。
文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 変わらない | 変わらない |
| イ | 変わらない | 大きくなる |
| ウ | 大きくなる | 変わらない |
| エ | 大きくなる | 大きくなる |
この問題で使うもの
- 圧力・水圧・大気圧・浮力の性質（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（3 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「圧力・水圧・大気圧・浮力の性質」のうち、水圧が何によって決まるか、浮力が何によって決まるかを使う。
ヒント 2
水圧は水面からの深さが深いほど大きい。浮力の大きさは、物体の水中にある部分の体積によって決まり、深さにはよらない。
ヒント 3
深くすると下の面の深さは深くなるので、a が「変わらない」のアとイは除ける。残りのウとエのうち、全体が水中に入ったあと、水中にある部分の体積が変わるかどうかを考えて b を決める。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
使う技能: 水圧は深さによって決まること、浮力は水中にある部分の体積によって決まり深さによらないことを使って判定する。
手順 1 水圧の変化を考える（空欄 a）
水圧は、水の重さによって生じる圧力で、水面からの深さが深いほど大きい。おもりを深い位置まで下げると、おもりの下の面の深さは深くなるので、下の面にはたらく水圧は大きくなる。よって a は「大きくなる」である。
手順 2 浮力の変化を考える（空欄 b）
浮力は、水中の物体にはたらく上向きの力で、その大きさは物体の水中にある部分の体積によって決まる。おもりは、全体が水中に入ったあとは、深さを変えても水中にある部分の体積は変わらない（おもり全体の体積のまま）。そのため、浮力の大きさは変わらない。よって b は「変わらない」である。
（深くなると上の面の水圧も下の面の水圧も大きくなるが、上の面と下の面の水圧の差は変わらないので、浮力は変わらない、と考えることもできる。）
以上より、正解は ウ である。
ほかの選択肢が誤りである理由
- ア: 水圧は深いほど大きいので、深い位置では下の面の水圧が大きくなる。a が誤り。
- イ: a が誤り（水圧は大きくなる）。また、全体が水中にあれば浮力は深さによらないので、b も誤り。
- エ: a は正しいが、浮力は深さによらないので「大きくなる」は誤り。b が誤り。
別解
水圧は水面からの深さが深いほど大きくなるので、深い位置まで下げると下の面にはたらく水圧は大きくなる（a は「大きくなる」）。浮力は、おもりの上の面と下の面にはたらく水圧の差による力で、全体が水中にあれば、おもりの体積（おしのけた水の重さ）で決まり、深さによらない。上の面の水圧も同じだけ大きくなるので差は変わらない。よって浮力は変わらない（b は「変わらない」）。ア: a が誤り。イ: a, b ともに誤り。ウ: 正しい。エ: b が誤り。よって答えはウ。