ボールから空気を抜くとボールは軽くなる。（２０１６福井）
ボールから空気を抜く
ボールに空気を入れて、質量を測り、ボールの大きさが変わらない程度に空気を抜き、再び質量を測った。測定の結果、図１のように変化した
ボールから空気を抜いたということは、ボールに入っていた空気の質量分軽くなるので
306.4-305.5＝0.9ｇ軽くなった。
ボールから抜いた空気の体積を求めてみよう。空気の密度は0.0012g/cm³とする。
ここで 密度をｄ 質量をｍ 体積をＶとすると
V=750cm³
圧力の大きさ
図２のように、重さ３Ｎの直方体の物体をスポンジの上に乗せ、下にする面を変えてスポンジのへこみ具合を観察した。
圧力は何倍か。割り算は逆数をかける
物体のＡ面を下にしておいたとスポンジは最も深く沈みこんだ。Ａ面を下にした時にスポンジが物体から受ける圧力はＢ面を下にした時の何倍か。
Ａ面を下にした時の圧力をＰ₁
Ｂ面を下にした時の圧力をＰ₂
とする。Ａ面の面積は 3cm✕2cm=6cm²
B面の面積は3cm✕5cm＝15cm²
物体の重さは３Ｎ
A面の圧力はＢ面の圧力の何倍かはＡ面の圧力をＢ面の圧力でわる
=2.5倍
大気圧の比較
実験2で物体のA面を下にしておいた。このとき、次のア~ウの文について、正しいものに〇、誤っているものに×をつけよ。
ア Ｂ面およびＣ面は、水平な台に対して垂直になっているのでB面およびc面には大気圧ははたらかない。
大気圧はどの面にも働くのでこれは間違い。
イ 大気がB面を押す力と,B面の反対側の面を押す力はつり合っている。
これは同じ面積なので正しい
ウ 大気がB面を押す力の大きさと、Ｃ面を押す力の大きさは同じである。
Ｂ面の面積は ３cm✕５cm＝15ｃｍ²
Ｃ面の面積は ２ｃｍ×５ｃｍ＝10ｃｍ²
力＝圧力×面積より、面積が大きくなるほど大きくなるのでＣ面を押す力が大きい
よって間違い
吸盤が支える力
「実験3] 図3のように,質量 900gのおもりをつるした吸盤を天井に押しつけ、ゆっくりと手を離し吸盤の状態を観察した。吸盤は天井からはなれず,おもりは落ちずにぶら下がった。吸盤と糸の重さは無視できるものとする。
実験3で、整にはたらく大気圧のようすを正しく表しているものはどれか。最も適当なものを次のアーエから1つ選ん で、その記号を書け。
大気圧は面に対して垂直にかかるのでエ
実験3で吸盤にはたらく力を図4に示した。力１と力2は、空気と吸盤および大気と吸盤がふれている面全体にはたらく力を 1本の矢印で表したものである。このとき,力1と力3の合力と 力2がつりあっているものとする。
力2の大きさが 100 N であるとき、力１大きさは何Nか。 ただし、質量 100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとする
力１と力３の合力は力２とつりあっている
力１＋力３＝力２
力３は重力とつりあっているので
力３＝重力
重力＝9Ｎ
力２＝100Ｎ
力１＋９Ｎ＝100Ｎ
力１＝100-9
力１＝91Ｎ
吸盤に関する問題はあちこちで出題されている。
計算ミスを誘う問題（２０２１年京都）動画解説
０がいっぱいあって間違えそうな問題（２０２１年北海道）動画解説
圧力の問題は単位変換
圧力の計算は大きい数字を扱うことが多い。そのときに計算ミスをしないように小数は分数、割り算はぎゅく数のかけ算というのを徹底する。
また物体１００ｇの重さが１Ｎである１ｋｇの重さが１０Ｎというように、質量から重力の大きさにすぐに変換できるようにしておく。
圧力の単位で
Ｎ／ｍ² と Ｎ／ｃｍ²がある。
Ｎ／ｍ² ニュートン毎平方メートルはＰａ（パスカル）に置き換えることができる。
１Ｎ/ｍ²は １ｍ＝100ｃｍだから １ｍ²＝100ｃｍ×100ｃｍ＝10000ｃｍ²
１Ｎ／ｍ²＝１Ｎ／10000cm²＝
大気圧は 1013ｈＰａ（ヘクトパスカル）
ｈ（ヘクト）は１００倍のという意味がある
１０１３ｈ＝1013×100
大気圧は101300Ｐａ＝101300Ｎ／ｍ²＝101300×
＝10Ｎ／ｃｍ²
１㎝²に１０Ｎの力 つまり１０００ｇ、１ｋｇの物体をのせたことになる。
