下の図のように、質量50ｇのおもりを糸でつるした、質量10ｇ、断面積４cm2、長さ30cmの細長い円柱状の浮きが、上端を…

正答は (3)。約15cmです。 浮きが静止しているので、浮力と全体の重量が釣り合っています。 【全体の重量】 浮き10g ＋ おもり50g ＝ 60g （糸の質量とおもりの体積は無視するという条件です） 【浮力】 浮力は水中に沈んでいる部分が押しのけた水の重さです。沈んでいる長さを L とすると 浮力 ＝ 断面積4cm² × L × 1g/cm³ ＝ 4L（g） 【釣り合いの式】 4L ＝ 60 L ＝ 15cm　（沈んでいる長さ） 【水面から上端までの高さ h】 30cm － 15cm ＝ 15cm 注意点は、問われているのが「沈んでいる長さ」ではなく「水面から上端までの高さ」だという点です。計算で出るのは沈んでいる長さなので、全長から引く必要があります。たまたま今回は両方15cmになりますが、数値が変われば一致しません。 またおもりの体積を無視してよいという条件があるため、浮力は浮きの沈んだ部分だけで考えます。 出典：アルキメデスの原理