駒澤塾:中学受験の算数・理科

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流体の抵抗に関する問題 桜修館

昨日の「なぜ流線型は前側でなく後ろ側がシュっとした形をしているのか」の続きで、東京都立桜修館中等教育学校の2015年(平成27年)の適性検査Ⅱから大問3です。

 

【問題】

かなり長いのであらすじだけ。

二人の生徒と先生が、発泡スチロールのかたまりを無理に水中に沈めて手を放したときに、どのくらい水面から飛び上がるかという実験について話し合っている様子が書かれており、かなり長い文章を読みながら設問に答えていくという形式です。

 

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最初に図1のような実験の方法が説明されたあと、測定結果の表(省略)を見て、「実験の異常値」について測定されたデータをどのように扱うかという設問があります。

なにかの実験をしたときに、飛び離れたデータが測定されることがあります。 そのようなデータはなんらかのミスによるものかも知れず、かつ世紀の大発見が隠れている重要なデータかも知れません。 異常に見えるデータをどのように扱うかというのは重要な判断で、小学生に対しては相当に難しい問題だと感じますが、良問です。

 

次は発泡スチロールをどのような深さまで沈めたかによる水面からの飛び出し高さのデータ表を考察する問題。 必要に応じてグラフを書いて説明しなさいという設問ですが、グラフを書くのは必須でしょう。 解答用紙にあるグラフの枠には数字が書いてあります。 設問として一段階難しくしようと思ったら、方眼のみで縦横に数字を入れてない枠を使わせるのでしょうけれど、そこまではしていませんでした。

このデータの分析で、ある深さまでは発泡スチロールの飛び出す勢いは強くなるが、それ以上深くすると逆に勢いが落ちることに気付かせています。 

 

続いて示されるのが上の図3に示したような色々な形状のサンプルを使って、手を放す深さを変えた場合のデータを考察する問題です。

この実験で上の面の形による影響、下の形がシュっとしている場合の影響について気付かせます。

 

最後が図4の「最良の形状」を選ばせる問題。 いわゆる「流線型」という形を知っている生徒ならすぐに正解のHを見つけられるかも知れませんが、そうでなくても一連の実験結果をしっかり考えれば正解できると思います。