力学

---------------------------目次---------------------------
浮力/圧力
てこ/かっ車
輪軸/ばね
光の屈折/凸レンズ
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浮力

浮力は物体が押しのけた水の重さだけ働く。
(水は1cm³あたり１g(グラム))
言い換えると
浮力とは水中部分の物体の体積の値(cm³)がそのまま上向きの力(グラム)として働く仕組み。
例題：重り100g(80cm³)を水500gに入れると計量器が550gになった。
水面から出ている物体の体積は何cm³

解答：重り100g+水500g=600gのはずだが
計量器が550gのため浮力が600-550g=50g分働いている。
水の密度が1g/cm³
つまり水中部分の重りの面積は50cm³
水面から出ている物体の体積は
80cm³-50cm³=30cm³
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圧力

端が閉じられた試験管に空気が入らないように水銀を沈める。
閉じている方を持ち上げる。

ガラス管内の水銀の重さは大気圧と釣り合っている。
水銀中の直径は関係なく76cmになり、ガラス上部は真空になっている。
(トリチェリの実験)
[水より水銀の密度が高く蒸発しにくいため実験に水銀を使用している。]
[水で同様の実験を行うと10mの高さになる]

空気の重み↓と水面からの圧力↑が釣り合っている。
試験管内は水銀の上部は真空(圧力なし)になるため水銀柱の重み↓と水面からの圧力↑も釣り合っている。

てこ

てこが釣り合う時の関係
作用点に吊るしたおもりの重さ×支点と作用点の間の距離=力点に吊るしたおもりの重さ×力点と作用点の間の距離

棒に重さがある場合：棒の中心が重心であるとし、重心に棒の重さが吊るされていると考える。
例題１：(青い)おもりの重さを求めよ

左周り：10cm×20g
右回り：30cm×?g
200=30×?g
?g=

\frac{20}{3}

かっ車

15cm下に引っ張ると上に15cm上がる。

かっ車にぶら下げた重りを10cm上げるためにはかっ車の紐を10cmの2倍の20cm上げないといけない。

10gの重りをかっ車の片方で持ち上げるためには10gの半分の5gで紐を引っ張る必要がある。

例題１：△gを求めよ。

解答１：

例題２：□gを求めよ。

解答２：

□gを支えている上向きの力は４箇所。
赤い矢印が３０gのため、
下向きに働く力□gは30g×4=120g。

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例題３：

[順当に(左周り)＝(右回り)つり合いの式を作ると
6cm×50g=□cm×○g
となり□と○が一つの式にあり解くことができない。]

そこで(上向きの力)＝（下向きの力）
の式を作成する。

(上向きの力)＝110g(黄色の矢印)

(下向きの力)＝(赤い50gの重り)＋(青い○gの重り)

→110g=50g+○

→○＝60g

6cm×50g=□cm×○gより

300=□cm×60g

□＝5(cm)

本ページのてこ、かっ車の例題を解説した動画 ↓

輪軸

輪軸は半径の違う木の円盤をノリでくっつけて紐を何十かに巻き付けて重りをぶら下げている器具だと考えて良い。

左回りの力(灰色)：15cm × 20g=300
右回りの力(水色)：10cm × 30g=300

右回りに働く力と右回りの力が１０００で釣り合っているため輪軸は上の図の状態で釣り合い、左右に回転しない。

ばね

バネに働く力が増えるとバネの伸びも増える正比例の関係である。
例題１：１０gのおもりを吊り下げると2cm伸びるばねA,Bがある。
以下のようにおもりを吊り下げた場合、伸びはそれぞれ何センチか？

解答：ばねAには50gのおもりがかかるので(50÷10)×2cm=10cm
ばねBには30gのおもりがかかるので(30÷10)×2cm=6cm

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例題２：１０gのおもりを吊り下げると2cm伸びるばねA,Bがある。
以下のようにバネにおもりを吊り下げた場合、伸びはそれぞれ何センチか？
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