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質量 1kg 重力 ( 重さ )9.8N 〇重力加速度 地球の重力によって生じる加速度を重力加速度(通 常は,記号 g を用いて表す)と呼ぶ。高校物理のレベル では,一定の値とし, 9.8m/s 2 を用いる。中学校理科の レベルでは,重力加速度を直接的に問題にすることは ないが,それをおよそ 10m/s.

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2 質量 1kg 重力 ( 重さ )9.8N 〇重力加速度 地球の重力によって生じる加速度を重力加速度(通 常は,記号 g を用いて表す)と呼ぶ。高校物理のレベル では,一定の値とし, 9.8m/s 2 を用いる。中学校理科の レベルでは,重力加速度を直接的に問題にすることは ないが,それをおよそ 10m/s 2 とし,質量 1kg(1000g) の 物体に働く重力の大きさ ( 重さ ) を考えさせるようにして いる。すなわち,「およそ 100g の物体に働く重力の大 きさを1 N とする」との定義を用いる。 〇ニュートンの第二法則 F(N)=m(kg)×a(m/s 2 ) 質量 1kg の物体に 1m/s 2 の加速度を生じさせる力の大 きさを 1N と定義する。地球上で物体を落下させると, 重力 ( 重さ ) の作用により, 9.8m/s 2 の加速度が生じる。 このとき,物体の質量が 1kg であれば,その物体に働く 重力は,以下のようになる。 F(N) = 1(kg)×9.8(m/s 2 ) = 9.8N *中学校理科では,質量 1kg の物体に働く重力をおよ そ 10 N として扱う。したがって,およそ 100g(0.1kg) の物 体に働く重力は1 N となる。 〇質量と重さ 地球上の物体には重力が働く。質量と重力の関係は, ニュートンの第二法則により求められる。質量 m(kg) の 物体に働く重力は, m g (N)である。 g 倍 ( 9.8 倍) 質量 mkg 重力 m g N

3 浮力 ( 結論 ) 結論的には,物体 A が押しのけた物体 B (通常は密度が 1g/cm 3 の水を取り上げることが多い)の質量 (g) に働く重 力( N) が浮力として働くと考えれば良い。 例えば,水の中に, 10cm 3 の物体が完全に沈められて いるとき,その物体は, 10 g(水の密度 1 g /cm 3 × 体積 10cm 3 )の質量の水を押しのけたことになる。 10 g (0.01kg) の質量の水に働く重力は,重力加速度を 9.8m/s 2 とすると,ニュートンの第二法則より, 0.098N となる。 したがって,この物体に働く浮力は,0. 098N となる。 物体 A 物体 B

4 S(cm 2 ) a(cm) b(cm) x(cm) 水深

5 水の中に沈められた直方体にかかる水圧 の大きさは,深さによって異なる。 横の面にかかる水圧は,深くなるほど大 きくなるが,どの深さであっても,全方向 から同じ水圧かがかかることになるため, 相殺される。 上の面にかかる水圧と下の面にかかる水 圧は,深さが異なるために,その大きさも 異なることになる。したがって,面全体に 働く力の大きさも,上の面と下の面とでは 異なる ことになる。この二つの力の差が,浮力の 正体である。

6 浮力が生じるメカニズムとその値を,以下の図を用いて説明すること。 必要に応じて適当な文字を使用すること。 直方体の上に働く力の大きさは? 直方体の下の面に働く力の大きさは? 直方体の下の面に働く力と下の面に働く力の差は?

7 S(cm 2 ) a(cm) b(cm) c(cm) x(cm) 水深 物体 A

8 S(cm 2 ) a(cm) b(cm) c(cm) x(cm) S(cm 2 ) y(cm) 水深

9 S( cm 2 ) a(cm) b(cm) c(cm) x(cm) 水深 物体 A y(cm) 水深

10 図のように,一辺の長さが 10(cm) の立方体の物体 A を静かに水に浮かべたところ, 水面から 4 ( cm )でた状態で静止した。水の密度を1( g/cm 3 )としたとき,この物体 に働く浮力の大きさを求めなさい。また,この物体 A の密度を求めなさい。

11 図のように,体積が 100 ( cm 3 )の球体を水の中にすべて沈めたところ,ばねはかりの 目盛りが 690 gを指した。水に沈める前の状態で,ばねはかりが指していた目盛りは何g であったと考えられるか答えなさい。ただし,水の密度を1( g/cm 3 )とすること。 また,上の実験で用いた水を,密度 1.1( g /cm3) の泥水に変え,泥水に球体をすべて 沈めたときに,ばねはかりの目盛りが 690 gであった。泥水に沈める前の状態で,ばね はかりが指していた目盛りは,何gであったと考えられるか答えなさい。


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