圧力の問題がわかりません

質問

中学一年です。

次の３つの問題は、結果として間違っている文章です。
しかし、どうして間違っているかがわかりません。
ぜひ、説明、解答をお願いいたします。

(1)水に浮かんでいるビーチボールに力を少し加えて少しだけ沈めてボールを静止させたとき、手でボールを水に押し込もうとする力と手がボールから、おしもどされようとする力はつりあっている。

(2)大人と子供が尻相撲をして、子供のほうが大きく飛ばされたとき、大人が子供に加えた力のほうが大きい。

(3)推進力を持たない潜水艦が、水の抵抗を受けずに海底から水面に向かって鉛直に一定の速さで上昇しているとき、潜水艦にはたらく上向きの力の大きさ(浮こうとする力）は重力の大きさよりも大きい。

上の3つの内容はすべて間違っています。（解答がそうなっていました）解説がないため納得できません。よろしくお願いいたします。

回答No.8

Broner

NO.6 の回答者です。

(3). の潜水艦の問題で、思い出したのは、映画真夏のオリオンです。
一度見てみたら、いい映画でした。

回答No.7

planckkons

中1の問題として考えるならば、
これは、
　作用（または反作用）　「手がボールを押す力」
　反作用（または作用）　「ボールが手を押す力」
として、作用反作用はつりあわないと答えさせる、と考えるのが妥当だと思います。
ただ文章の書きかたがちょっと引っかかりますが。

回答No.6

Broner

(1). 手でボールを水に押し込もうとする力とボールとその中の空気の重量の合計が、ボールを押し戻す力と同じ大きさになります。
ですから、ボールとその中の空気の重量を加味しなければならない。

(2). 作用と反作用以外に力が働かないので、両方の力は同じ。

(3). 潜水艦の単位重量が、海水の単位重量より小さくなったために、潜水艦は浮上する。
現実には、潜水艦に海水を貯める部屋を作っておき、浮上するとき排水して単位重量を減らしたり、バラス(鉄材)を放棄して、単位重量を減らすのでしょう。
　さて、潜水艦の単位重量が、一定だとすると、水深が深いほど浮上速度は速く、浅いほど遅くなります。
問題は、浮上速度が一定と言っているわけですから、水深に合わせて潜水艦の単位重量を減らしているのでしょう。
初速を得るときは、潜水艦にはたらく上向きの力の大きさ(浮こうとする力）は重力の大きさよりも大きいかったのでしょうが、浮上速度が一定となった時からは、慣性の法則で、加速度がゼロですから、潜水艦にはたらく上向きの力の大きさ(浮こうとする力）は重力の大きさと同じになります。

回答No.5

planckkons

>お互い静止している物体間の力の作用反作用というのは力がつりあっ
>ているということです。

作用反作用はつりあうことはありません。
これはニュートンの基本的な法則なのですが、誤解されていることが
多い法則です。

釣り合いとは物体に働く外力について考えることです。作用反作用はそれぞれ違う物体に働く力ですのでつりあうことはありません。

回答No.4

okormazd

#3です。
補足です。
手で押した力+重力=新しい浮力
で、
手がボールから、おしもどされようとする力=新しい浮力-重力=手で押した力
です。

回答No.3

okormazd

(2)は作用反作用でいいです。
(3)は一定の速さなので、慣性でいいです。
が、
(1)は間違っていません。
手で押す力とボールが浮こうとする力はつりあっています。
つりあっていなければ、どちらかに力がかかっていて、その力に応じた加速度で力の方向に動きます。静止しているのだから、つりあっています。お互い静止している物体間の力の作用反作用というのは力がつりあっているということです。
始め
ボールに働く重力=浮力
です。で、つりあっています。
手で押す
ボールに働く重力は変わりません。
浮力は沈んだ分だけ増えます。
手で押した力+重力=新しい浮力
です。で、新しいつりあい位置になります。

補足

解答ありがとうございます。

（１）については、ぼくも良く分からないのです。

しかし、問題集の解答に間違っているとなっているのです。

（出題形式は「下の5つの中から間違っているものをすべて選べ」となっています。５つのうち2つは正しいとわかるのですが、上に書いた、（１）（２）（３）が間違っているというのに納得ができず質問しました。）

（２）（３）は理解できたというか納得できたという状態です。
（１）は僕も正しいと思っていました。しかし、解答が間違っているとなっています。
解説はありません。

いろいろな意見（解答がでて）混乱しています。
プリントミスなのでしょうか・・・・すごく悩みます。

回答No.2

planckkons

(1)については、これは作用反作用です。したがって釣り合いではありません。というのが正解だと思います。

ただ文章が微妙な書き方です。問題文は本当にこのとおりですか？？？？

お礼

ありがとうございました。

反作用ですね。もう少し勉強して見ます。

ありがとうございました。

補足

解答ありがとうございます。

問題は間違いありません。
問題集の文章のまま入力しました。

ちなみに「受験研究社」ハイクラステスト　中１理科の　第2章　力と圧力（ｐ２５）の四問目の（４）の問いです。甲陽学院高校ー改　　となっています。

回答No.1

rabbit_cat

今は、こんな問題が中学一年で出るのですか。なかなか難しいですね。
大人に同じ質問をしても正しい答えがかえってくる割合は３割もないのではと思ったりします。（下手したら１割くらい？）

(1) この問題はかなり難しいというか微妙です。あらかじめ答えを知らなかったら、物理を相当知っている人でも「正しい文だ」と答える人が多いような気がします。というか、問題文自体が相当微妙というか、あいまいです。もし、この文が間違っているというのであれば、手にかかっている重力・浮力を忘れているということなんでしょう。

「手でボールを水に押し込もうとする力」というのは、解釈が非常に難しいですが、「手の筋肉で発生させている下向きの力」のことなんでしょう。
ですが、実は、正味として手からボールに加わっている力は、「手の筋肉で発生させている下向きの力」そのものではなくて、これに手にかかる重力を足して、手にかかる浮力（浮こうとする力）を引いたものです。
で、この「正味として手からボールに加わっている力」は、「手がボールからおしもどされようとする力」とつりあっています。ニュートンの運動の第３法則（作用反作用の法則）です。
ということは、「手の筋肉で発生させている下向きの力」自体は、「手がボールからおしもどされようとする力」と同じではないということになります。

(2)
ニュートンの運動の第３法則（作用反作用の法則）というのがあって、ある物体Ａが別の物体Ｂに力を加えると、逆にＡはＢからかけた力と全く同じ大きさの力で押し返されます。
というわけで、大人が子供に与えた力と、子供が大人に与えた力は、同じです。
大人と子供で、かかっている力の大きさは全く同じなわけですが、じゃ、なんで、子供のほうが大きく飛ばされるかというと、子供のほうが大人よりも軽い（質量が小さい）からです。
軽い物体は、同じ力をかけても、よく動きますし、
重い物体は、あんまり動きません。（ニュートンの運動の第２法則）

(3) 潜水艦は「一定の速さ」で上昇しているわけです。このとき、上向きの力の大きさ(浮こうとする力）は重力の大きさと全く同じです。つまり、潜水艦には正味として、かかっている力はゼロです。
物体に、力がかかっている（正味の）力がゼロのとき、物体は、慣性運動をします。（ニュートンの運動の第１法則　慣性の法則）
慣性運動というのは、一定の方向に一定の速さで永遠に動きつづけることです。これには速さゼロで動き続ける（つまり静止している）も含んでいます。
注意するのは、静止している場合だけではなくて、一定の方向に一定の速さで（動く方向が変わったり、加速・減速したりしないで）動き続けている状態も、慣性運動ということです。

お礼

ありがとうございます。
（２）はやはり質量（体重）関係していたんですね。

（３）についてはニュートンの運動の第１法則　慣性の法則をもう一度確認して勉強します。

（１）は正直よくわかりません。ニュートンの運動の第３法則（作用反作用の法則）ということですので、この問題以外でどういうことなのかを確認します。

僕は数学と物理と科学が好きなのでいろいろ問題をやっています。生物は苦手です。読解力がないのか、（１）の問題が何を言っているのかわかりませんでした。

また、いろいろわからないことが出てくると思うので質問するかもしれません。その時はよろしくお願いします。