講義のページ/飛行の基礎I2009S/練習問題/静力学平衡

設問 (静力学平衡) †

問1 †

次の力のバランスを表現した文の中で、静力学平衡にもっとも関連しているのはどれか。

自動車を人間が押すとゆっくり動き出す。
飛行機が前進すると揚力が生じる。
机の上の本は机に沈んでいかない。
同じぐらいの力の人がひもを引くと、ほとんど動かない。
人間ピラミッドでは、上の人の重みがかかるので、下の人ほど苦しく感じる。

問2 †

トリチェリは水銀で真空(いわゆる「トリチェリの真空」)を作ることに成功した。

この時、試験管内の水銀の高さはおおよそどれくらいか。

7.6cm (76mm)
76cm (760mm)
760cm (7.6m)
10.13cm (101.3mm)
101.3cm (1013mm)

問3 †

トリチェリの真空を水銀ではなく、水で行うと、水の高さはおおよそどれくらいになるか。

ちなみに水銀の密度は水の密度の 13〜14倍である。

1 cm
10 cm
100 cm
1000 cm
10000 cm

問4 †

パイプの上部に(ほとんど)真空である領域ができたとき水にどのような変化が生じたか。

水が凍って全く動かなくなった。
水が白くにごってきた。
水が光り始めた。
100 になって沸騰した。
沸騰したが温度は特に高くならなかった。

問5 †

水の密度に対して空気の密度はおおよそ 1/1000 である。

仮りに空気の密度が高度によって変化しなかったと仮定し、上と同様の実験ができたとすると、

管内の空気の高さはおおよそどれくらいになるか。

0.1 km
1 km
10 km
100 km
1000 km

問6 †

問3 と同様の実験を塩を溶かした水溶液で行うとする。すると、どのようになるか。

問3の結果と変わらない。
問3の結果よりも高くなる。
問3の結果よりも低くなる。
塩の濃度によって高くなったり低くなったりする。
塩水は電気を通しやすいのでこの実験はできない。

問7 †

温かい空気と冷たい空気では、冷たい空気の方が密度が大きい。

言葉を代えて表現すると、同じ体積ならば、冷たい空気の方が重い。

このことからどのようなことが言えるか。

ただし、同じ気圧で考えるとする。

冷たい空気の方が上下の気圧差は大きい。
冷たい空気の方が上下の気圧差は小さい。
どちらも気圧差は変わらない。
体積が重要なのでなんとも言えない。
その場の気圧が重要なのでなんとも言えない。

問9 †

実際の大気はおおよそ 5km 上昇すると気圧は半分になる。次の中で、間違っているのはどれか。

上空 5kmの気圧は、地上気圧のおおよそ 1/2 (500hPa)程度である。
上空 10kmの気圧は、地上気圧のおおよそ 1/4 (250hPa)程度である。
上空 15kmの気圧は、地上気圧のおおよそ 1/6 (170hPa)程度である。
上空 50kmの気圧は、地上気圧のおおよそ 1/1000 (1hPa)程度である。
上空100kmの気圧は、地上気圧のおおよそ 1/1000000 (1/1000 hPa)程度である。

問9 †

この静力学平衡と関係ないものはどれか。

ペットボトルのフタが閉まっていれば、ペットボトルの側面に「ポケット」を作っても水はあふれ出ない。
フタの空いたペットボトルの側面に高さを変えて3箇所の穴を空けた。すると、下の穴ほど勢い良く水が出る。
布団を重ねてしまうと、一番下の布団のつぶれ方が最も激しい。
段ボール箱を積み重ねると、一番下の箱ほど壊れやすい。
油圧によって弱い力から強い力を作ることができる。

問10 †

浮力は静力学平衡で説明することができた。これに関連して誤っているものを選べ。

空気中の風船で考える。中の気体を軽くすれば、浮力はいくらでも大きくすることができる。
空気中で生じる浮力は、空気の密度に関連して、1リットルあたり 1グラムまで生じうる。
水中で生じる浮力は、水の密度に関連して、1リットルあたり 1キログラムまで生じうる。
上空にいくと空気の密度が小さくなるので風船の浮力は得られにくい。
重力が作用しなければ浮力は作用しない。