この問題でおさえておきたいこと
圧力(N/m2かPa)は力(N)÷面積(m2)で求まる!
解答
(1)4000Pa
(2)① a ② 3000Pa
(3)27500Pa
(4)0.2倍
重要事項のまとめ
圧力とは、1m2にかかる力の大きさ(1m2にどれだけの力がかかっていることになるか)をあらわした数値で、次の公式で求まる。
圧力(N/m2かPa) = | 面を垂直に押す力(N) |
力がはたらいている面積(m2) |
※要するに、圧力は力÷面積で求まるということです。N/m2は「ニュートン毎平方メートル」、Paは「パスカル」と読みます。
解説
(1)レンガの重さは3000gですから、これをN(ニュートン)になおすと30Nです。しかし、ばねはかりは10Nを示しているということなので、実際に机にはたらいている力の大きさは、
30-10 = 20N
そして、A面を下にして机に置いたのですから、A面が机を押していることになります。A面の面積は10×5 = 50cm2で、これをm2になおすと、1m2 = 10000cm2より、
50÷10000 = 0.005m2
よって、圧力は、20÷0.005 = 4000Paです。
(2)① a~cについて、力と面積をそれぞれ求めて考えましょう。
a…
レンガ2個で重さは6000gなので、かかる力は60N
面積はAの面積(50cm2)が2つなので100cm2 = 0.01m2
なので、圧力は60÷0.01 = 6000Pa
b…
レンガ3個で重さは9000gなので、かかる力は90N
面積はBの面積(20×5 = 100cm2)が3つなので300cm2 = 0.03m2
なので、圧力は90÷0.03 = 3000Pa
c…
レンガ3個で重さは9000gなので、かかる力は90N
面積はCの面積(20×10 = 200cm2)なので200cm2 = 0.02m2
なので、圧力は90÷0.02 = 4500Pa
スポンジは圧力が大きければ大きいほどへこみ方が大きくなるので、最もへこんだのはaです。
② スポンジのへこみ方が最も大きいのは、①のとおりaでその圧力は6000Paです。そして、へこみ方が最も小さいのは、①の解説にあるとおりbでその圧力は3000Paです。よって、圧力の差は6000-3000 = 3000Paです。
(3)レンガ3個で重さは9000gであり、テーブルの重さは13kgなので、床が受ける力の大きさは9000+13000 = 22000gなので、ニュートンになおすと220Nです。
そして、床がテーブルに接している部分の面積は、底面積20cm2の脚が4本なので、20×4 = 80cm2なので、m2になおすと80÷10000 = 0.008m2です。よって、圧力は
220÷0.008 = 27500Paです。
(4)床が受ける力の大きさは(3)と同じで220Nです。そして、床がテーブルに接している部分の面積については、脚1本につき10×10 = 100cm2の板がついているわけなので、全部で100×4 = 400cm2になります。m2になおすと400÷10000 = 0.04m2です。
なので、板をはさんだら圧力は220÷0.04 = 5500Paとなるので、(3)と比べると圧力は5500÷27500 = 0.2倍になっています。