大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問7 (物理基礎（第2問） 問3)

解答　右肩下がりの直線のグラフ

解説その１

図２から

・キッチンはかり0.60kg(≒5.9N)でばねばかり1.1N

・キッチンはかり0.66kg(≒6.5N)でばねばかり0.5N

・キッチンはかり0.70kg(≒6.9N)でばねばかり0.1N

を読み取り、

(キッチンはかり[Nに換算])+(ばねばかり[N])=(一定)

の関係に気づくことができれば正解できます。

解説その２

浮力の大きさF、重力の大きさW、張力の大きさTとします。

ばねばかりの値はTに相当します。

水の重さをw、キッチンはかりの値をm、重力加速度の大きさをgとします。

反作用より、ビーカーがキッチンはかりから受ける力の大きさはmgです。

ビーカーが浮力の反作用を受けることに注意します。

・点Pが水面より下のときの力の釣り合いより、

0=T-W+F　かつ　0=mg-w-F

であり、2式からFを消して、

0=T+mg-W-w

つまり

0=T+mg-(W+w)　…(★)

変形して

T=-gm+(W+w)　…(※)

(※)は傾き-g、切片W+wの直線のグラフになります。

補足

点Pが水面より上のときも(※)と整合します。

また、水とじゃがいもをまとめて１つの物体とみなせば、

いきなり(★)を書くことができます。