問4 図のように，食塩水を入れた水槽に，深さ10 cm まで水を入れたコップを，…
問1 ～問4 に答えよ。
問4 図のように，食塩水を入れた水槽に，深さ10 cm まで水を入れたコップを，それぞれの 水面が同じになるように沈めて固定し，その後，固定を外した。下の文中の ア ， イ にあてはまる語句の組合せとして正しいものはどれか。下の1 ～4 のうちから一つ 選べ。ただし，コップは薄くて軽く，その質量と体積の影響は考えないものとする。
水 10 cm 食塩水 食塩水の液面 10 cm 水の液面 食塩水と水の密度を比べると，食塩水の方が大きい。そのため，コップの水にはたらく重 力と浮力では ア の方が大きく，固定を外すとコップは イ する。
- 1 ア：重力 イ：上昇押しのけた食塩水のほうが重いので、大きいのは重力ではなく浮力です。
- 2 ア：重力 イ：下降浮力のほうが大きいので、コップは下降しません。
- 3 ア：浮力 イ：上昇密度の大きい食塩水を押しのけるので浮力が重力より大きく、コップは上昇します。
- 4 ア：浮力 イ：下降浮力が大きい点は正しいものの、そのときコップは上昇します。
解説
正解は3です。浮力の大きさは、その物体が押しのけた液体の重さに等しくなります。コップの中身は水ですが、まわりの液体は密度の大きい食塩水なので、同じ体積で比べると押しのけた食塩水の重さのほうが中の水の重さより大きくなります。つまり浮力のほうが重力より大きいので、固定を外すとコップは上昇します。密度の大小で浮き沈みが決まる、と押さえておきましょう。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00002.htm）を加工して作成