高卒認定試験 物理基礎 H27-1 大問1 問4 解説+解答

解説:

小石の密度が[math] 3.0 \times 10^3[kg/m^3] [/math]で、体積が[math] 5.0 \times 10 ^{-5}[m^3][/math] なので、質量は、
[math] 3.0 \times 10^3[kg/m^3] \times 5.0 \times 10 ^{-5}[m^3] = 15 \times 10 {-2}[kg]=0.15[kg] [/math]
であり、重力は、
[math] 0.15[kg] \times 9.8[m/s^2]=1.47[N][/math]
となる。

浮力は、小石が押しのけた水の質量から、
水の密度が[math] 1.0 \times 10^3[kg/m^3] [/math]で、体積が[math] 5.0 \times 10 ^{-5}[m^3][/math] なので、水の質量は、
[math] 1.0 \times 10^3[kg/m^3] \times 5.0 \times 10 ^{-5}[m^3] = 5 \times 10 {-2}[kg]=0.05[kg] [/math]
であり、浮力は、
[math] 0.05[kg] \times 9.8[m/s^2]=0.49[N] [/math]
となる。

下向きに重力が、上向きに浮力が掛かるので、差し引き、下向きに、
[math] 1.47-0.49 [N] =0.98[N][/math]
となり、小石は静止しているので、糸の小石を引く力は同じ大きさの力で、
[math] 0.98[N] [/math]
となる。

以上。