算数


      「物体を沈めたときの水の深さに関する問題」

      容器の中の水に物体を沈めたとき,物体に押しのけられて水の深さが変わること

      を考える問題はよく出されます。ふつう,物体が完全に水の中の隠れる場合と水

      面から出ている場合の2通りの問題があります。この問題はこれら2つの場合で

      の深さの違いから考える問題です。



(問題)

 水が入った直方体の容器があります。この容器の中に,底面の半径が10cm,高

さが25cmの円柱を立てて入れたところ,6cm水面の上に出ました(図1)。また,

この円柱を横にして入れると,水面から2cm下に沈みました(図2)。円周率を3.1

として,次の問いに答えなさい。(図1,図2は真横から見たものです)

         

    

(1) 円柱の表面積を求めなさい。

(2) 容器の底面積を求めなさい。

(解答)

(1) 「円柱の表面積=底面積×2+側面積」,「側面積=底面の周×高さ」を用

  いて計算します。

   円柱の底面積=10×10×3.1=310cm2

   円柱の側面積=10×2×3.1×25=500×3.1=1550cm2

   円柱の表面積=310×2+1550=2170cm2

                           答 2170cm2

(2) 図1の水の深さは, 25−6=19cm,

  図2の水の深さは, 10×2+2=22cm

  水面の上に出ている円柱の一部の体積が図1と図2の水面の差の部分の体

  積に当たります(図3)。

     

  水面の上に出ている円柱の一部の体積は,

  310×6=1860cm3

  容器の底面積は,

  1860÷(22−19)=620cm2

                            答 620cm2

  *体積が等しい立体の底面積と高さが反比例することを使うと,

    円柱の底面積:容器の底面積==1:2

   この比を用いると早く出すことができます。


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