断面積 $1.0 \text{ cm}^2$ の注射器内に空気を入れ、ピストンを押し込んだ後、手を離すとある位置で止まった。この時、注射器内部の気圧がピストンを押す力(N)を求める。ただし、大気圧は $1.0 \times 10^5 \text{ Pa}$ とする。

応用数学物理圧力単位変換SI単位
2025/3/11

1. 問題の内容

断面積 1.0 cm21.0 \text{ cm}^2 の注射器内に空気を入れ、ピストンを押し込んだ後、手を離すとある位置で止まった。この時、注射器内部の気圧がピストンを押す力(N)を求める。ただし、大気圧は 1.0×105 Pa1.0 \times 10^5 \text{ Pa} とする。

2. 解き方の手順

まず、単位をSI単位に変換します。
断面積: 1.0 cm2=1.0×104 m21.0 \text{ cm}^2 = 1.0 \times 10^{-4} \text{ m}^2
ピストンが止まっているということは、注射器内部の気圧による力と、大気圧による力が釣り合っているということです。したがって、注射器内部の気圧は、大気圧と等しいと考えられます。
大気圧 P0=1.0×105 PaP_0 = 1.0 \times 10^5 \text{ Pa}
ピストンを押す力は、圧力に断面積を掛けることで求められます。
F=P0×AF = P_0 \times A
F=(1.0×105 Pa)×(1.0×104 m2)F = (1.0 \times 10^5 \text{ Pa}) \times (1.0 \times 10^{-4} \text{ m}^2)
F=10 NF = 10 \text{ N}

3. 最終的な答え

10 N

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