高卒公務員試験の物理がわかりません。 液体中の体積の計算で5×10－4乗になるのか、答えが2gになるのか、詳しく教えて…

Question

高卒公務員試験の物理がわかりません。
液体中の体積の計算で5×10－4乗になるのか、答えが2gになるのか、詳しく教えていただけると嬉しいです。

Answer 1

さて、浮力(f)とは、物体が押し退けた液体の重力と同じ大きさで、上方に働く力の事です(図の白↑)。
ここで、物体が押し退けた液体の重力(=f)とは、
f=(液体の密度ρ)×(物体の体積V)
×(重力加速度g)、です。
又、(物体の体積V)は、この立方体の一辺は、1×10^-1[m]なので、
V=(1×10-1)^3=1×10^-3[m^3]、です。その半分が液中なので、
V=1×10^-3×(1/2)
=1×10^-4×10×(1/2)
=5×10^-4、です。

※1×10^-3=1×10^-4×10
つまり、巾乗(べきじょう)部分から10を外に出す訳です。

よって、液体の重力(f)は、
f=(液体の密度)×(5×10^-4)×g
ですが、比重が2なので、密度(ρ)は水の2倍です。よって、
ρ=2×1.0×10^3、です。従って、
(液体の重力f)＝
(2×1.0×10^3)×(5×10^-4)×g
f=(2×5)×(1.0×10^3×10^-4)×g
f=(10)×(10^-1)×g=(10)×(1/10)×g=1×g=g
です。
物体の重力(F[図の灰色↓])は、鉛直下方に、
F=(質量m)×g=3[kg]×g=3g[N(ﾆｭｰﾄﾝ)]です。
それ故、張力(T[図の黒↑])は、重力(F)と浮力(f)の合力なので、
T=F-f=3g-g=2g、です。
つまり、これがバネ計り(ﾆｭｰﾄﾝバネ計り)が示す重さ[N]です。