湖に木片が浮いていて、その体積の\(\large{\frac{1}{5}}\)が水面上に出ていた。そこへ小鳥が飛んで来て止まったところ、ちょうど木片全体が水中に浸かった。木片の体積を 1000cm3 とすると、小鳥の質量は何kgか。ただし、水の密度を 1000kg/m3 とする。
#センター07追試
\(\large{\frac{1}{5}}\)が水面上に出ているときの浮力は
(ρVg) = 1000[kg/m3] × \(\large{\frac{4}{5}}\)×1000×10-6[m3] × g
であり、これが木片の重さとつり合っているのだから、これが木片の重さです。
木片全体が水中に浸かったときの浮力は
(ρVg) = 1000[kg/m3] × \(\large{\frac{5}{5}}\)×1000×10-6[m3] × g
であり、これが木片の重さ+小鳥の重さとつり合っているのだから、これが木片の重さ+小鳥の重さです。
よって、
小鳥の重さ = 木片の重さ+小鳥の重さ - 木片の重さ
= 1000[kg/m3] × \(\large{\frac{1}{5}}\)×1000×10-6[m3] × g
= \(\large{\frac{1}{5}}\) × 106 × 10-6 [kg] × g
= 0.2 [kg] × g
答え 0.2 kg
新たに排除した流体の重さが、新たに載せた物体の重さです。慣れてくると暗算ですぐに答えを導き出せます。