問2 魚の形をしたプラスチック製の小さな容器に適量の水と空気を入れてふたをし，お…
問1 ～問4 に答えよ。
問2 魚の形をしたプラスチック製の小さな容器に適量の水と空気を入れてふたをし，おもりを つけた。これを浮沈子と呼ぶ。図のように，浮沈子を水で満たしたペットボトルの中に入れ， ペットボトルを外側から強く握りしめると，浮いていた浮沈子は沈んだ。浮沈子が沈んだ理 由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。
- 1 浮沈子の中の空気が押し縮められ，浮力が小さくなり，浮沈子が沈んだ。空気が押し縮められて押しのける水が減り、浮力が小さくなって沈みます。
- 2 浮沈子の中の空気が押し縮められ，浮力が大きくなり，浮沈子が沈んだ。空気が縮めば押しのける水は減るので、浮力は小さくなります。
- 3 浮沈子の中の空気が膨張し，浮力が小さくなり，浮沈子が沈んだ。握ると圧力が高まるので、空気は膨張せず縮みます。
- 4 浮沈子の中の空気が膨張し，浮力が大きくなり，浮沈子が沈んだ。膨張も浮力の増加も、沈む理由にはなりません。
解説
正解は1です。ペットボトルを握ると中の水の圧力が高まり、その圧力が浮沈子の中の空気を押し縮めます。空気が縮むと浮沈子が押しのける水の体積が小さくなり、浮力が小さくなります。浮力が重力より小さくなったところで浮沈子は沈みます。浮力は、押しのけた水の重さに等しいというアルキメデスの原理で決まります。握る力をゆるめると空気がもとに戻り、浮沈子は再び浮き上がります。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00005.htm）を加工して作成