潜水士

下の図のように、深さ10ｍの水中において中性浮力の状態で静止している、体積500cm³で質量４kgの重りを吊した空気入り…

潜水業務　第2問

下の図のように、深さ10ｍの水中において中性浮力の状態で静止している、体積500cm³で質量４kgの重りを吊した空気入りのゴム風船を、水面上まで浮上させたときのゴム風船の体積に最も近いものは次のうちどれか。

潜水士 2023年上半期（2023年10月公表） 第2問の図
正答 (4)
正答は (4)。約7Lです。 【手順1：水深10mでの風船の体積を求める】 中性浮力ということは、浮力と重量が釣り合っています。 浮力 ＝ 押しのけた水の重さ ＝ （風船の体積 ＋ 重りの体積）× 1kg/L 重量 ＝ 重りの質量 ＝ 4kg 重りの体積は500cm³ ＝ 0.5L なので、風船の体積を V とすると V ＋ 0.5 ＝ 4 V ＝ 3.5L　（これが水深10mでの体積） 【手順2：水面まで浮上させたときの体積】 水深10mは2気圧、水面は1気圧です。ボイルの法則により圧力が半分になれば体積は2倍になります。
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3.5L × 2 ＝ 7L つまずきやすいのは手順1です。浮力を計算するときに重りの体積0.5Lを忘れると V ＝ 4L となり、答えが8Lになってしまいます。重りも水を押しのけている点を見落とさないでください。 浮力の計算の考え方 中性浮力 浮力 ＝ 重量　の状態。浮きも沈みもしない 浮力 押しのけた水の重さ。水1Lにつき約1kg 体積変化 ボイルの法則。深さ10mごとに1気圧増える 水深10m … 2気圧 → 体積は水面の 1/2 水深20m … 3気圧 → 体積は水面の 1/3 出典：アルキメデスの原理とボイルの法則による計算

出典：潜水士 2023年上半期実施分（2023年10月掲載／公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題）出典元ページ

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