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この問題のポイント

入れた球の体積の分が、円柱の中で増えると考えよう!

水と鉄と、材質がまったくちがうところでひっかかってしまいそうですが、重さはちがっても、体積はまったく同じように考えて大丈夫です。

まず、鉄球を入れたのですから、この鉄球の体積を考えないと、水かさについて考えることはできません。なので、鉄球の体積を求めましょう。

鉄球の半径は6cmでした。そして、球の体積$V$は次の公式でもとまりましたね。これに\( r = 6 \)を代入しましょう。

\( \displaystyle V = \frac{4}{3}πr^3 \)

\( \displaystyle \frac{4}{3}π×6^3 = \frac{4}{3}π×216 = 288π \)

つまり、鉄球の体積は288$π$cm3であり、この体積が円柱の容器に入ってきたというわけです。

最初のところで、体積については水も鉄も同じように考えればよいと説明しました。では、その容器に288$π$cm3の体積の水を入れれば、どれぐらいたまることになるんでしょう?それを考えれば、答えが求まりそうですね。

円柱の底面は、直径が16cmの円ですから、半径は8cmです。よって、底面積は
$π$×82 = 64$π$cm2

円柱については、(底面積)×(高さ) = (体積)という公式が成り立ちますから、高さを$x$(cm)とすると、

\( 64π× x = 288π \)
\( \displaystyle x = \frac{9}{2} \)cm

これだけの高さがたまるというわけですね。そして、この容器には、もともと15cmの高さまで水が入っていたわけですから、あわせて、
\( \displaystyle 15+\frac{9}{2} = \frac{39}{2} \)cm
になります。

答え. \(\displaystyle \frac{39}{2}\)cm