【中学受験】サピックス5年生 理科「浮力」の攻略ポイント

今週の攻略ポイント

皆さんこんにちは。
SS-1理科講師の村橋です。

サピックス5年生の皆さんへ、今週の理科の攻略ポイントをお届けします！

「浮力」の攻略ポイントは、力の矢印を書き込み、力の向きと値を可視化することです。

➀密度
➁浮力

➀密度

ものには、重さ（質量）と大きさ（体積）があります。

鉄球は小さくても重いのに、発泡スチロールは大きくても軽いというイメージがあれば、密度の問題は難なく解けます。

密度とは、体積あたりの重さのことですが、簡単にいえば、「ぎゅっと具合」です。同じ缶でも、中にクッキーがたくさん入っていれば、空の缶よりも重たくなります。

このように、同じ大きさ（体積）でくらべたときに、どのくらい「ぎゅっと」詰まっているかを表すのが密度です。

密度は、物質ごとに決まっていて、水は1g/㎤です。金は、水よりもぎゅっと詰まっていて、19/3g/㎤です。

一方で、スギの木は水よりもすかすかで0.4g/㎤です。そのため、水に入れたときに、金は沈みますが、スギは浮きます。

なお、温度によって体積が変わるため、密度はおおよその値です。試験のときは数値が与えられるので、その条件を使って解きます。

➁浮力

今回の浮力の計算は、次の（1）と（2）の2パターンです。どちらも、図に「力の矢印」を書き込み、「浮力の公式」を使うことで解くことができます。

（1）浮くとき

まず、「力の矢印」を書き込み、上向きの力と下向きの力を可視化します。

たとえば、水に、密度0.5g/㎤で100gの物体Aを入れると、図のように半分が水に沈んだ状態になります。

物体Aは100gの力で下向きに押します。物体Aが浮いているということは、浮力が同じ力で支えているということなので、浮力は上向きに100gの力で押しているとわかります。

また、手で押してこの物体Aをすべて水中に沈めるときは、次のように考えます。

物体Aは半分が沈んでいる、つまり半分は浮いています。

物体Aの密度は0.5g/㎤なので、
0.5g 1㎤ ＝ 100g □㎤ となり、物体Ａの体積は200㎤とわかります。

「浮力の公式」は、アルキメデスの原理をことばの式にしたものです。

この「浮力の公式」を使うと、迷わずにアルキメデスの原理を使って考えることができます。

　浮力の公式
　浮力＝水中の体積×液体の密度

今回は、物体Ａをすべて水の中に沈めるので、水中の体積は200㎤となり、液体の密度は水なので1g/㎤です。これらを「浮力の公式」に当てはめると次のようになります。

□＝200×1

つまり、浮力は200gとなります。

そのため、物体A100gに追加して、手で100gの力で下向きに押せばよいとわかります。

（2）ばねばかりがついているとき

ばねばかりがついているときも、解き方は同じです。

重さ100g、体積60㎤の物体Bにばねばかりをつけて水に沈めて静止させると、次の図のようになります。

まず、「力の矢印」を書きます。

物体Bの重さは100g、浮力はまだわかりません。

次に、「浮力の公式」を使います。

物体Bの体積は60㎤で、すべて水の中に沈んでいるので、
□＝60×1
つまり、浮力は60gとなります。

物体Bが下向きに押す100gと、浮力とばねばかりが上向きに支える力がつり合うので、
60＋？＝100
となり、ばねばかりは40gを示すとわかります。

まとめ

浮力は、力の矢印を図に書き込み、力の向きと値を可視化して解くことが大切です。

ご家庭での学習フォローに不安があるときは、プロ講師のサポートを活用してください

理科の成績を何とかしたいとお悩みでしたら、最寄のSS-1の教室にご相談ください。無料の学習カウンセリングを行わせていただき、お子様に応じたベストアドバイスを差し上げます。
↓
学習カウンセリングお申込みはコチラ