中1理科 浮力のまとめと問題

中1理科 浮力のまとめと問題

浮力についてのまとめと問題です。

浮力とはどのような力のことなのか、浮力を求める公式、アルキメデスの原理、水に浮いた場合の浮力、浮力と水の深さの関係について確認していきます。

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浮力とは

浮力とは、水中の物体にはたらく上向きの力のことです。重い物体を水に入れると軽くなったように感じますよね。これは浮力という力がはたらいているからです。

浮力=空気中の重さ-水中の重さ

浮力は空気中の重さと水中の重さの差で求めることができます。物体の重さをばねはかりではかったとき、空気中で2N、水中で1.2Nなら、浮力は2-1.2=0.8Nであることがわかります。

浮力=水中の物体の体積と等しい水の重さ

アルキメデスの原理

「水中の物体は、物体がおしのけた分の水の重さに等しい浮力を受ける」

→(100gの物体にかかる重力を1Nとした場合)水1cm3の質量は1gなので、水中の物体の体積がxcm3なら浮力はx/100[N]になる。

例えば下のような物体を水中に入れた場合、

この物体にはたらく浮力は、120g→1.2Nであることがわかります。

上の物体にはたらく浮力は220g→2.2Nです。

上の物体の場合は水中部分の体積は60cm3なので、60g→0.6Nの浮力が物体にはたらいていることがわかります。

浮力=下面にかかる上向きの力-上面にかかる下向きの力

浮力は下面にかかる上向きの力と上面にかかる下向きの力の差になります。

物体が浮いている場合

物体が水に浮いている場合は、浮力=重力となります。

1.4Nの物体が浮くなら、この物体にはたらく浮力は1.4Nということになります。

浮力と水深の関係

物体を水に深く沈めても浮力は変わりません。

浮力は水の深さと関係ありません。(深さと関係があるのは水圧です。)

▼ 水圧に関してはコチラの記事を

参考:中1理科 水圧のまとめと問題

▼ その他の理科の計算問題はコチラの記事を

参考:中学理科(高校入試)計算の公式一覧まとめと問題

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【問題編】浮力の問題

質量100gの物体にはたらく重力を1N、水1cm3あたり1gとして、次の問いに答えなさい。

問1 質量240gの物体を図のように水中に沈めたところ、ばねはかりの値は1.6Nを示しました。

(1) このときの物体にかかる浮力は何Nですか。

→答え

(2) この物体の体積は何cm3ですか。

→答え

(3) 水中の物体にはたらく浮力の大きさについての説明で、正しいものをア~ウの中から選びなさい。

ア 浮力は水の深さに比例する

イ 浮力は水の深さと関係ない

ウ 浮力は水に深く沈めるほど小さくなる

→答え

問2 体積が200cm3、質量が160gの物体を水に入れたところ、図のように物体が水に浮きました。

(1) この物体にはたらく浮力は何Nですか。

→答え

(2) 水面から上に出ている部分の体積は何cm3になりますか。

→答え

まとめ

浮力を求めるとき、特に重要な公式が次の2つです。

浮力=空気中の重さ-水中の重さ

浮力=水中の物体の体積と等しい水の重さ(アルキメデスの原理)

水中の物体の体積がxcm3なら、浮力もxg→x/100Nとなります。

さらに次のことがらも覚えておきましょう。

・浮力は物体の下面にかかる上向きの力と、上面にかかる下向きの力の差

・浮力の大きさは水の深さとは関係ない

・物体が水に浮いている場合は、浮力=重力