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潜水業務

潜水士 令和4年 1月~6月実施分 潜水業務 問1

問題・正答・学習用解説

問題

浮力に関し、誤っているものは次のうちどれか。

選択肢

  1. (1)
    水中にある物体が、水から受ける上向きの力を浮力という。
  2. (2)
    水中に物体があり、この物体の質量が、この物体と同体積の水の質量と同じ場合は、中性浮力の状態となる。
  3. (3)
    海水は淡水よりも密度がわずかに大きいので、作用する浮力もわずかに大きい。
  4. (4)
    圧縮性のない物体は水深によって浮力は変化しないが、圧縮性のある物体は水深が深くなるほど浮力は小さくなる。
  5. (5)
    同じ体積の物体であっても、重心の低い形の物体は、重心の高い形の物体よりも浮力が大きい。

正答と解説

正答:(5)

正答の考え方

正解は選択肢5です。浮力は物体が押しのけた水の重さで決まり、同じ水中で同じ体積を沈めれば、重心の位置や物体の形だけで浮力の大きさは変わりません。重心の高さは姿勢の安定性には影響しますが、浮力そのものを増減させません。

各選択肢の解説

選択肢1

選択肢1は正しい記述です。水中の物体には、周囲の水圧の差によって上向きの合力が生じ、これを浮力といいます。

選択肢2

選択肢2は正しい記述です。物体の質量と、同体積の水の質量が等しければ、重力と浮力が釣り合い、上昇も沈降もしない中性浮力になります。

選択肢3

選択肢3は正しい記述です。浮力=流体密度×排除体積×重力加速度なので、密度が少し大きい海水では淡水より浮力も少し大きくなります。

選択肢4

選択肢4は正しい記述です。硬い物体は深度が変わっても体積がほぼ一定ですが、空気を含む物体は深くなるほど圧縮され、排除体積と浮力が小さくなります。

周辺知識

アルキメデスの原理では、浮力は「押しのけた流体の重さ」に等しく、式はF=ρVg\displaystyle F=\rho{}Vgです。浮力の作用点である浮心と重心の位置関係は姿勢の安定に影響しますが、同じ密度の水中で排除体積Vが同じなら浮力の大きさは同じです。