các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy acsimet

33
Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý Lùc ®Èy acsimet A- Lí thuyết I- Đại lượng vật lí 1. Khối lượng: m (kg) ; m = P/10 ; m = D.V ; m = d.V/10 2. Lực: - Điểm đặt - Phương và chiều - Độ lớn 3. Trọng lực, trọng lượng P=m.g (g: là hệ số trọng lượng và khối lượng) ( P=10.m ) 4. Khối lượng riêng D= m V (kg/m 3 ) 5. Trọng lượng riêng d = P V = mg V =Dg (=10.D ) (N/m 3 ) Chú ý: Công thức liên quan Chu vi của đường tròn : C = 2.П.R Diện tích hình tròn : S = П.R 2 Thể tích hình hộp, hình trụ: V = S.h 6. Áp suất * Chất rắn: p = F s ( N / m 2 ) F: ®é lín ¸p lùc (N) S: diÖn tÝch bÞ Ðp (m 2 ) Gi¸o viªn 1 Ph¹m B¸ Thanh

Upload: jackson-linh

Post on 18-Feb-2017

2.638 views

Category:

Education


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Lùc ®Èy acsimetA- Lí thuyết

I- Đại lượng vật lí1. Khối lượng: m (kg) ; m = P/10 ; m = D.V ; m = d.V/10

2. Lực: - Điểm đặt- Phương và chiều- Độ lớn

3. Trọng lực, trọng lượngP=m.g (g: là hệ số trọng lượng và khối lượng)

( P=10.m )4. Khối lượng riêng

D=mV (kg/m3)

5. Trọng lượng riêng

d = PV

=mgV

=Dg(=10.D ) (N/m3)

Chú ý: Công thức liên quan Chu vi của đường tròn : C = 2.П.R Diện tích hình tròn : S = П.R2

Thể tích hình hộp, hình trụ: V = S.h6. Áp suất

* Chất rắn: p = Fs

( N /m2) F: ®é lín ¸p lùc (N)

S: diÖn tÝch bÞ Ðp (m2) p: ¸p suÊt (N/m2)

(chú ý: F ở mặt phẳng nghiêng)

* Chất lỏng: p = hd (h: chiều cao cột chất lỏng m d: trọng lượng riêng chất lỏng N/m3

p: ¸p suÊt chÊt láng (Pa) )

Gi¸o viªn 1 Ph¹m B¸ Thanh

Page 2: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

- ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm trong láng chÊt láng: p = p0+ dh (p0: ¸p suÊt khÝ quyÓn)

* Chất khí: p = hd (h: chiều cao cột chất lỏng trong ống Torixenli

d: trọng lượng riêng chất khíII- Định luật vật lí1, Định luật Pascan: Áp suất tác dụng lên chất lỏng (khí) đựng trong bình kín được chất lỏng (khí) truyền đi nguyên vẹn(định lượng) theo mọi hướng(định tính)

2. Định luật Ac-si-met: FA = dV V: Thể tích chất lỏng (khí) bị vật chiếm chỗ m3

d: trọng lượng riêng chất lỏng (khí) N/m3

FA: lùc ®Èy ¸c si met (N).

- Khi vËt n»m cÇn b»ng trªn mÆt chÊt láng th× FA=P.

* Sự nổi của vật:Khi P>F => d1 > d => Vật chìmKhi P=F => d1 > d => Lơ lửngKhi P<F => d1 < d => Vật nổi

d: trọng lượng riêng của chất lỏng (khí)d1: trọng lượng riêng của vật

Bài tập : Phần lực đẩy Ácsimet

Bµi 1: Mét qu¶ cÇu s¾t rçng næi trong níc. T×m thÓ tÝch phÇn rçng biÕt khèi lîng cña qu¶ cÇu lµ 500g, KLR cña s¾t lµ 7,8g/cm3 vµ níc ngËp 2/3 thÓ tÝch qu¶ cÇu.Gi¶i:

- Gäi V1: thÓ tÝch bªn ngoµi qu¶ cÇu V2: thÓ tÝch phÇn rçng bªn trong

Gi¸o viªn 2 Ph¹m B¸ Thanh

Page 3: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

=> thÓ tÝch phÇn ®Æc b»ng s¾t: V = V1-V2 <=> mD

=V 1−V 2 => V1 = mD

+V 2 (1)Khi qu¶ cÇu næi trong níc, ta cã: P = FA

<=> 10.m = 10.D0.23 V1 =>m = D0.

23

.V 1 (2)

Tõ (1) vµ (2) => V2 = (3

2 D0− 1

D ).m = 658,9cm3.

Bµi 2: Th¶ mét vËt kh«ng thÊm níc vµo níc th× 3/5 thÓ tÝch cña nã bÞ ch×m.

a. Hái khi th¶ vµo dÇu th× bao nhiªu phÇn cña vËt bÞ ch×m?. KLR cña níc vµ dÇu: 1000kg/m3 vµ 800kg/m3.

b. Träng lîng cña vËt lµ bao nhiªu? BiÕt vËt ®ã cã d¹ng h×nh hép vµ chiÒu cao mçi c¹nh lµ 20cm.

Gi¶i:

a. Khi th¶ vËt vµo níc: P = FAn = dn.Vc = 35

V v 10 Dn (1)Khi th¶ vµo dÇu: P = FAd = 10Dd.V (2)Tõ (1) vµ (2), ta cã

V = 3 .10 . Dn

5. 10 . DdV v =

34

V v .b. ThÓ tÝch cña vËt: Vv = 8.10-3(m3)Tõ (1), ta cã P = 48N.

Bµi 3: Mét vËt ®îc treo vµo lùc kÕ, nÕu nhóng ch×m vËt trong níc th× lùc kÕ chØ 9N, nhóng ch×m vËt trong dÇu th× lùc kÕ chØ 10N. T×m thÓ tÝch vµ khèi lîng cña nã.Gi¶i:Gäi Fn, Fd lµ chØ sè cña lùc kÕ khi nhóng ch×m vËt trong níc vµ trong dÇu.Ta cã: Trong lîng cña vËt khi nhóng ch×m trong níc vµ dÇu:P = Fn + FAn = Fn + dn.Vv = 9 + 10000.Vv (1)P = Fd + FAd = Fd + dd.Vv = 10 + 8000.Vv (2)Tõ (1) vµ (2) ta cã: 9 + 10000.Vv = 10 + 8000.Vv <=> 2000.Vv = 1

Gi¸o viªn 3 Ph¹m B¸ Thanh

Page 4: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

=> Vv = 5.10-4m3 = 0,5dm3.

Khèi lîng cña vËt: m = P

10=9+10000. 5 .10−4

10=1,4(kg ).

Bµi 4: Cã mét vËt b»ng kim lo¹i, khi treo vËt ®ã vµo mét lùc kÕ vµ nhóng ch×m vµo trong mét b×nh trµn ®ùng níc th× lùc kÕ chØ 8,5N, ®ång thêi lîng níc trµn ra ngoµi cã thÓ tÝch 0,5 lÝt. Hái vËt cã khèi lîng b»ng bao nhiªu vµ lµm b»ng chÊt g×? TLR cña níc 10000N.m3.Gi¶i:

a. ThÓ tÝch níc trµn ra ngoµi ®óng b»ng thÓ tÝch cña vËt chiÕm chç

V = 0,5 lÝt = 0,5dm3 = 5.10-4m3

FA = dn.V = 10000.5.10-4 = 5N. P = P1 + FA = 8,5 +5 = 13,5 N => m = 1,35kg.

b. TLR cña vËt: d = PV

=13 ,50,5 . 10−3

=27000( N /m3) = dnh«m -> vËt lµm

b»ng nh«m.

Bµi 5: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt tiÕt diÖn S = 40cm2 cao h = 10cm. Cã khèi lîng m = 160g.

a. Th¶ gç vµo níc. T×m chiÒu cao cña phÇn gç næi trªn mÆt níc.

b. B©y giê khèi gç ®îc khoÐt mét lç h×nh trô ë gi÷a cã tiÕt diÖn 4cm2 s©u h vµ lÊp ®Çy ch× cã KLR D2 = 11300kg/m3. Khi th¶ vµo níc ngêi ta thÊy mùc níc b»ng víi mÆt trªn cña khèi gç. T×m ®é s©u h cña khèi gç.

Gi¶i:

x Gi¸o viªn 4 Ph¹m B¸ Thanh

h

P Δh ΔS P1

Page 5: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

a. Khi gç n»m c©n b»ng trªn mÆt níc th×: P = FAGäi x lµ phÇn gç næi trªn mÆt níc, ta cã

10.m = 10D0.S. (h-x) => x = h-m

D0 . S =6cm.b. Khèi lîng cña khèi gç sau khi bÞ khoÐt lç thñng lµ: m1 = m -Δm = D1(S.h- )

mµ D1 = m

S .h nªn ta cã m1 = m(1-ΔS . Δh

S .h )Khèi lîng cña ch× lÊp vµo: m2 = D2.ΔS . Δh

VËy khèi lîng tæng céng cña gç vµ ch× lóc nµy:

M = m1+m2 = m(1-ΔS . Δh

S .h )+ D2.ΔS . Δh = m + (D2-m

S .h ).ΔS . Δh

V× khèi gç ch×m hoµn toµn trong níc nªn:

10.M = 10.D0.S.h <=> m + (D2-m

S .h ).ΔS . Δh = D0,S.h

=> Δh=

D0. .S .h−m

( D2−m

S .h) ΔS = 5,5cm.

Bµi 6: Mét khèi gç h×nh lËp ph¬ng, c¹nh a = 8cm næi trong níc.

a. T×m khèi lîng riªng cña gç, biÕt KLR cña níc 1000kg/m3 vµ gç ch×m trong níc 6cm.

b. T×m chiÒu cao cña líp dÇu cã khèi lîng riªng D2 = 600kg/m3 ®æ lªn trªn mÆt níc sao cho ngËp hoµn toµn gç.

Gi¶i: Gi¸o viªn 5 Ph¹m B¸ Thanh

h

FA

h

hS .

Page 6: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

a. Khi khèi næi trªn mÆt tho¸ng, ta cã P = FA <=> 10.D1.S.h = 10D0.S.6

=> D1 = 6 .D0

h =750kg/m3.b. Gäi x lµ chiÒu cao cña phÇn gç n»m trong dÇu = chiÒu cao cña líp dÇu ®æ vµoLóc nµy khèi gç chÞu t¸c dông cña P, FAd vµ FAn. Ta cãP = FAn+ FAd <=> 10D1.a3 = 10.D0.a2(a-x) + 10.D2.a2.x<=>D1.a = D0.(a-x)+D2.x = D0.a-D0.x+D2.x <=> (D0-D-1).a = (D0-D2).x

x = D0−D1

D0−D2. a=5 cm .

Bµi 7: Mét khèi gç h×nh lËp ph¬ng cã c¹nh a = 20cm ®îc th¶ trong níc. ThÊy phÇn gç næi trong níc cã ®é dµi 5cm.

a. TÝnh khèi lîng riªng cña gç?b. Nèi khèi gç víi qu¶ cÇu s¾t ®Æc cã KLR 7800kg/m3 víi

mét sîi d©y m¶nh kh«ng co gi·n ®Ó khèi gç ch×m hoµn toµn trong níc th× qu¶ cÇu s¾t ph¶i cã khèi lîng Ýt nhÊt b»ng bao nhiªu?

Gi¶i: a. Dg = 750kg/m3.b. Khi c¶ 2 vËt ch×m trong níc, ta cã: Pg + Pqc = FAg+FAqc<=> 10.Dg.Vg + 10.DqcVqc = 10.DnVg+ 10.Dn.Vqc<=> (Dqc-Dn).Vqc = (Dn-Dg)Vg

=> Vqc = Dn−Dg

Dqc−Dn.V g=

1000−7507800−1000

.8 .10−3=0 ,00029 m3

Khèi lîng qu¶ cÇu: mqc = Dqc.Vqc = 7800.0,00029 = 2,3 kg.

Bµi 8: Mét vËt h×nh lËp ph¬ng, cã chiÒu dµi mçi c¹nh lµ 20cm ®îc th¶ næi trong níc. TLR cña níc 10000N/m3, vËt næi trªn níc 5cm.

a. T×m khèi lîng riªng vµ khèi lîng cña vËt.

Gi¸o viªn 6 Ph¹m B¸ Thanh

Page 7: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

b. NÕu ta ®æ dÇu cã TLR 8000N/m3 sao cho ngËp hoµn toµn th× phÇn thÓ tÝch vËt ch×m trong níc vµ trong dÇu lµ bao nhiªu?

§S: a. 750kg/m3 vµ 6kg.c. 1250cm3 vµ trong níc 6750cm3.

Bµi 9: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt cã c¸c c¹nh (20x20x15)cm. Ngêi ta khoÐt mét lç trßn cã thÓ tÝch lµ bao nhiªu ®Ó khi ®Æt vµo ®ã 1 viªn bi s¾t cã thÓ tÝch b»ng lç khoÐt vµ th¶ khèi gç ®ã vµo trong níc th× nã võa ngËp hoµn toµn. BiÕt KLR cña Níc, s¾t, gç: 1000kg/m3, 7800kg/m3, 800kg/m3.Gi¶i:V× khèi gç ngËp hoµn toµn trong níc nªn P = FA <=> Pg + Pb = FA <=> 10.mg + 10.mb = 10.Dn.V <=> mg+mb = Dn.V <=> Dg.Vg + Db.Vb = Dn.V <=> Dg(V-Vb) + Db.Vb = Dn.V <=> (Db-Dg).Vb = (Dn-Dg).V

Vb = Dn−Dg

Db−Dg. V=1000−8000

7800−800.0 ,006=0 ,171. 10−3 m3=171 cm3

.

Bµi 10: Mét c¸i bÓ h×nh hép ch÷ nhËt, trong lßng cã chiÒu dµi 1,2m, réng 0,5m vµ cao 1m. Ngêi ta bá vµo ®ã mét khèi gç h×nh lËp ph¬ng cã chiÒu dµi mçi c¹nh 20cm. Hái ngêi ta ph¶i ®æ vµo bÓ mét lîng níc Ýt nhÊt lµ bao nhiªu ®Ó khèi gç cã thÓ b¾t ®Çu næi ®îc. BiÕt KLR cña níc vµ gç lµ 1000kg/m3 vµ 600kg/m3.Gi¶i:Gäi hc lµ chiÒu cao cña khèi gç ch×m trong níc. Khi vËt næi ,ta cã: P = FA <=> dg.Vg = dn.Vc <=> Dg.S.h = Dn.S.hc

=> hc = h .. Dg

Dn=0 ,12m

Gi¸o viªn 7 Ph¹m B¸ Thanh

Page 8: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Gäi Vn, Vb vµ Vc lµ thÓ tÝch níc Ýt nhÊt cÇn ®æ vµo bÓ ®Ó khèi gç cã thÓ næi ®îc, thÓ tÝch phÇn bÓ chøa níc vµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña khèi gç. Ta cã:Vn = Vb-Vc = Vn = Sb.hc – Sg.hc = hc(Sb-Sg) = 0,12(1,2.0,5-0,2.0,2) = 0,0672m3 = 67,2 lÝt.Bµi 11: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt cã kÝch th-íc(30x20x15)cm. Khi th¶ n»m khèi gç vµo trong mét b×nh ®ùng níc cã tiÕt diÖn ®¸y h×nh trßn b¸n kÝnh 18cm th× mùc níc trong b×nh d©ng thªm mét ®o¹n 6cm. BiÕt TLR cña níc 10000N/m3.

a. TÝnh phÇn ch×m cña khèi gç trong níc.b. TÝnh khèi lîng riªng cña gç.c. Muèn khèi gç ch×m hoµn toµn trong níc th× ph¶i ®Æt

thªm mét qu¶ c©n lªn nã cã khèi lîng Ýt nhÊt lµ bao nhiªu?

Gi¶i:a. Gäi Vc lµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña khèi gç trong níc. Ta cã: Vc = Sb.Δh = 0,182.3,14.0,06 = 0,006m3.

VËy phÇn gç ch×m trong níc lµ: hc = V c

Sg= 0 ,006

0,3 .0,2=0,1 m=10 cm .

b. Khi gç næi th× P = FA <=> 10.Dg.Vg = 10.Dn.Vc <=> Dg.Vg=Vc.Dn

Dg = V c . Dn

V g=

hc . Dn

hg=667 kg /m3 .

c. Khi níc võa ngËp hÕt khèi gç th×: Pg + Pqn = F’A Pqc = F’A-Pg = dn.Vg – dg.Vg = (dn-dg)Vg = (10000-

6679)0,3.0,2.0,15 = 30NKhèi lîng tèi thiÓu cña qu¶ c©n ®Ó nã ch×m hoµn toµn trong níc m’ = 3kg.

Bµi 12: Th¶ th¼ng ®øng mét thanh gç h×nh trô trßn, ®êng kÝnh ®¸y lµ 10cm vµo trong mét b×nh h×nh trô trßn chøa n-íc th× thÊy phÇn ch×m cña thanh gç trong níc lµ h1 = 20cm.

Gi¸o viªn 8 Ph¹m B¸ Thanh

Page 9: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

BiÕt ®êng kÝnh ®¸y cña b×nh lµ 20cm, KLR cña gç vµ níc lµ 0,8g/cm3 vµ 1g/cm3.

a. TÝnh chiÒu cao cña thanh gç.b. TÝnh chiÒu cao cña cét níc trong b×nh khi cha th¶ thanh

gç. BiÕt ®Çu díi cña thanh gç c¸ch ®¸y b×nh mét ®o¹n h2 = 5cm.

c. NÕu nhÊn ch×m hoµn toµn thanh gç vµo trong níc th× cét níc trong b×nh sÏ d©ng lªn thªm bao nhiªu cm?

Gi¶i:a. Khi thanh gç næi, ta cã: P = FA <=> 10. Dg.Vg = 10.Dn.Vc <=> Dg.S.h = Dn.h1.S

h = Dn

Dg. h1=

10,8

.20=25cm .

b. Gäi H lµ chiÒu cao cña cét níc trong b×nh khi cha th¶ thanh gç.

DiÖn tÝch ®¸y b×nh: Sb = 3,14.0,22

4=0 , 0314 m3

DiÖn tÝch ®¸y thanh gç: Sg = 3,14.0,12

4=0 ,00785 m3

Gäi Vn, V’n lµ thÓ tÝch cña b×nh chøa níc khi cha th¶ vµ khi ®· th¶ thanh gç Vn = Vn’ – Vc = Sb(h1+h2) – Sg.h1 = 0,0314.(0,2+0,05) – 0,00785.0,2 ¿0,00628m3

VËy H = V n

Sb=0 ,00628

0 ,0314=0,2 m=20cm .

c. ChiÒu cao cña cét níc trong b×nh khi nhÊn ch×m hoµn toµn trong níc:

H’ = V n+V g

Sb= 0 , 00628+0 ,00785 . 0 ,25

0 ,0314=0 ,2625 m=26 ,25 cm .

Bµi 13: Mét b×nh h×nh trô tiÕt diÖn S0 chøa níc cao H = 20cm. Ngêi ta th¶ vµo b×nh mét thanh ®ång chÊt, tiÕt diÖn ®Òu sao cho nã næi th¼ng ®øng trong b×nh th× mùc níc t¨ng thªm mét ®o¹n Δh = 4cm.

Gi¸o viªn 9 Ph¹m B¸ Thanh

Page 10: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

A

B

H

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

a. nÕu nhóng ch×m thanh trong níc hoµn toµn th× mùc níc sÏ d©ng thªm bao nhiªu so víi ®¸y. BiÕt KLR cña thanh 0,8g/cm3 vµ cña níc 1g/cm3.

b. T×m lùc t¸c dông vµo thanh ®Ó thanh ch×m hoµn toµn trong níc. BiÕt thÓ tÝch cña thanh lµ 50cm3.

Gi¶i:a. Gäi S,l lµ tiÕt diÖn vµ chiÒu dµi cña thanh.Trong lîng cña thanh: P = 10.m = 10.D.S.lKhi thanh n»m c©n b»ng phÇn thÓ tÝch níc d©ng lªn chÝnh lµ phÇn thÓ tÝch cña thanh ch×m trong níc. Do ®ã: V = S0.Δh

Do thanh n»m c©n b»ng nªn: P = FA

Hay 10.D.S.l = 10.Dn.S0.Δh => l = Dn . Δh .S0

D . S (1)Khi thanh ch×m hoµn toµn trong níc, níc d©ng lªn b»ng thÓ tÝch cña thanh.GäiΔH lµ phÇn níc d©ng lªn lóc nµy, ta cã: S.l = S0.ΔH (2)

Tõ (1) vµ (2) => ΔH=Dn . Δh

D FVËy chiÒu cao cña cét níc trong b×nh lóc nµy: ΔH

H’ = H + ΔH = H + Dn . Δh

D = 25cm.b. F = FA-P = 10.S.l(Dn-D) = 0,1N h FF H’Bµi 14: Mét èng h×nh trô cã chiÒu dµi h =0,8cm ®îc nhóng th¼ng ®øng trong níc. Bªn trong èng chøa ®Çy dÇu vµ ®¸y èng dèc ngîc lªn trªn. TÝnh ¸p suÊt t¹i ®iÓm A ë mÆt trong cña ®¸y èng biÕt miÖng èng c¸ch mÆt níc H = 2,7m vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn b»ng 100000N/m2. KLR cña dÇu 800kg/m3.Gi¶i:

Gi¸o viªn 10 Ph¹m B¸ Thanh

Page 11: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

¸p suÊt t¹i ®iÓm B: - ¸p suÊt do ¸p suÊt khÝ quyÓn + ¸p suÊt cña cét

níc: pB = p0 + d0H (1)- ¸p suÊt do cét dÇu cao h t¸c dông xuèng:pB = pA +d.h (2)Tõ (1) vµ (2) cã: p0 + d0.H = pA + d.h pA = p0 + d0.H – d.h = 100000+10.1000.2,7-10.800.0,8

= 120600N/m3.

Bµi 15: Mét côc níc ®¸ cã thÓ tÝch V = 360cm3 næi trªn mÆt níc.a. TÝnh thÓ tÝch cña phÇn côc níc ®¸ lã ra khái mÆt níc biÕt KLR cña níc ®¸ 0,92g/cm3 cña níc 1g/cm3.b. So s¸nh thÓ tÝch cña côc níc ®¸ vµ phÇn thÓ tÝch do côc níc ®¸ tan ra hoµn toµn.Gi¶i:

a. Khèi lîng côc níc ®¸: m = D.V = 360.0,92 = 331,2g = 0,3312kg

Träng lîng côc níc ®¸: P = 3,312NDo côc níc ®¸ næi trªn mÆt níc nªn: P = FA = d.V’=> V’ = P/d = 0,0003312m3 = 331,2cm3

VËy thÓ tÝch côc níc ®¸ nh« ra khái mÆt níc: V’’ = V-V’ = 28,8cm3

Gi¸o viªn 11 Ph¹m B¸ Thanh

Page 12: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

b. Gi¶ sö khi cha tan, côc ®¸ l¹nh cã thÓ tÝch V1, TLR d1. Khi côc níc ®¸ tan, níc do ®¸ tan ra cã V2, d2 = dn.Do khèi lîng kh«ng ®æi nªn V1d1 = V2d2 = V2dn

V× d1<d2 => V2<V1, tøc khi tan thµnh níc, lîng níc cã thÓ tÝch nhá h¬n thÓ tÝch côc ®¸ khi cha tan.

Bµi 16: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt, tiÕt diÖn ®¸y 200cm2, cao h = 50cm ®îc th¶ næi trong hå níc sao cho khèi gç th¼ng ®óng. TÝnh c«ng thùc hiÖn ®Ó nhÊn ch×m khèi gç ®Õn ®¸y hå. BiÕt níc trong hå s©u 1m vµ dn = 10000N/m3, dg = 8000N/m3.Gi¶i:Gäi h, S, Vc lµ chiÒu cao, tiÕt diÖn ®¸y vµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña gç. hc, hn lµ phÇn gç ch×m vµ næi trªn mÆt níc.Do dg<dn nªn gç næi trªm mÆt níc. Ta cã P = FA <=> dg.S.h = dn.Vc <=> dg.S.h = dn.S.hc hn

hc = dg hdn = 40cm

hn = 50-40=10cm. H

Khi khèi gç chÞu t¸c dông cña lùc F ®Ó nhÊn ch×m thªm Mét ®o¹n x th× lùc ®Èy Ac simet t¨ng dÇn khi ®ã lùc t¸cDông lªn vËt lµ: F = FA- P = dnS(hc+x)-dg.S.h = dnS.hc+dn.S.x-dg.S.hKhi khèi gç ch×m hoµn toµn trong níc th× lùc t¸c dôngF = dn.S.hc +dn.S.hn-dg.S.h = Sh(dn-dg) = 200.10-4.0,5.(10000-8000) = 20N.C«ng thùc hiÖn ®Ó nhÊn ch×m vËt kÓ tõ khi næi ®Õn khi võa ch×m hoµn toµn

A1 = 12

.F A . hn=1J . Gi¸o viªn 12 Ph¹m B¸ Thanh

Page 13: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

V× lùc t¸c dông lªn vËt khi võa nhÊn ch×m hoµn toµn lµ kh«ng ®æi nªn A2 = FA.(H-h) = 10J.VËy c«ng ®Ó nhÊn ch×m vËt tíi ®¸y hå: A = A1+A2 = 11J.

Bµi 17 : Hai qu¶ cÇu ®Æc b»ng ®ång vµ b»ng nh«m cã cïng khèi lîng m ®îc treo vµ 2 ®Üa cña mét c©n ®ßn. Khi nhóng ngËp qu¶ cÇu ®ång vµo níc, c©n mÊt thang b»ng. ®Ó c©n tnawng b»ng trë l¹i, ta ph¶i ®Æt thªm 1 qu¶ c©n cã khèi lîng m1 = 50g vµo ®Üa c©n cã qu¶ cÇu ®ång.

a. NÕu nhóng ngËp qu¶ cÇu nh«m vµo níc th× khèi lîng qu¶ c©n m2 cÇn ph¶i ®Æt vµo ®Üa c©n cã qu¶ cÇu nh«m lµ bao nhiªu ®Ó c©n th¨ng b»ng trë l¹i.

b. NÕu nhóng c¶ 2 qu¶ cÇu vµo dÇu cã KLR 800kg/m3 th× ph¶i ®Æt thªm qu¶ c©n cã khèi lîng m3 b»ng bao nhiªu vµ ë bªn nµo?

§S: FA = 0,5N Vd = 5.10-5m3

m® = mn = 0,445kg V = 16,5.10-5m3

a. P2 = 1,65N => m2 = 0,165kg. b. P3 = FAn-FA® = 0,92N. => m3 = 0,092kg.

Bµi 18: Mét vËt b»ng ®ång cã thÓ tÝch V = 40dm3 ®ang n»m ë ®¸y giÕng. §Ó kÐo vËt ®ã lªn khái miÖng giÕng th× ta ph¶i tèn mét c«ng tèi thiÓu lµ bao nhiªu? BiÕt giÕng s©u h=15m, trong ®ã kho¶ng c¸ch tõ ®¸y giÕng tíi mÆt níc h’ =5m, KLR ®ång 8900kg/m3, níc 1000kg/m3. Lùc kÐo trong n-íc kh«ng ®æi.Gi¶i:Träng lîng cña vËt: P® = 10.D®.V = 10.8900.40.10-3 = 3569NLùc ®Èy ¸c si mÐt t¸c dông lªn vËt: FA = 10.Dn.V = 400N.Träng lîng cña vËt khi nhóng ch×m trong níc: P1 = P®-FA = 3160N.

Gi¸o viªn 13 Ph¹m B¸ Thanh

Page 14: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

C«ng ®Ó kÐo vËt khi ra khái níc: A1 = P1.h’ = 3160.5 = 15800J.C«ng ®Ó kÐo vËt tõ khi ra khái mÆt níc lªn ®Õn miÖng giÕng: A2 = P®.(h-h’) = 35600JVËy c«ng ®Ó kÐo vËt lªn lµ: A = A1+A2 = 54400J.

LỰC ĐẨY AC-SI-METBài 1: Một khối nhôm hình lập phương cạnh 20 cm nổi trên một châu thuỷ ngân. Người ta đổ trên mặt thuỷ ngân một lớp dầu hoả sao cho dầu ngập ngang mặt trên khối lập phương.

a. Tìm chiều cao lớp thuỷ ngân biết khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm3 , của thuỷ ngân là 13,6 g/cm3, của dầu 800 kg/m3 (3 đ)

b. Tính áp suất ở mặt dưới khối lập phương. (1đ)ĐÁP ÁN:

a) Gọi khối lượng riêng của nhôm là D , của thuỷ ngân là D1. Trọng lượng riêng của nhôm, thuỷ ngân, của dầu lần lượt là: d, d1, d2.

D=2,7g/cm3 d=27000N/m3

D1 = 13,6g/cm3 =13600 kg/m3 d1 = 136000N/m3 ; d2 = 8000N/m3

Gọi x là chiều cao của khối nhôm nhập trong thuỷ ngân Vậy 0,2- x :là chiều caocủa khối nhôm nhập trong dầu V1 = 0,2. 0,2.x = 0,04x V2 = 0,2.0,2.( 0,2-x) = 0,04(0,2-x)Lực do thuỷ ngân đẩy khối nhôm :F1= d1.V1= 0,04.d1.xLực do dầu đẩy khối nhôm: F2 = d2.V2 = 0,04(0,2-x).d2 Lực đẩy của thuỷ ngân và dầu lên khối nhôm:F = F1+F2 = 0,04.d1.x + 0,04.(0,2-x).d2

Trọng lượng của khối nhôm:P = d.V = 0,008.dKhối nhôm nổi giữa dầu và thuỷ ngân thì trọng lượng của nó phải bằng lực đẩy của thuỷ ngân và dầu tức là:0,008.d= 0,04.d1.x + 0,04(0,2-x).d2

0,2d = d1.x + (0,2-x).d2

0,2d = d1.x +0,2.d2-x.d2

0,2(d-d2) =x(d1-d2) Gi¸o viªn 14 Ph¹m B¸ Thanh

Page 15: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

x = =>chiều dày của lớp dầu là :0,2-0,03 = 0,17m =17 cmb. Áp suất mặt dưới của khối lập phương chính là áp suất gây ra bởi cột thuỷ ngân cao 0,03m và cột dầu cao 17cm. Vậy áp suất ở mặt dưới khối lập phương là:p =d1.0,03+d2.0,17p=136000.0,03+8000.0,17p=5440N/m2

Bài 2: Một khối kim loại có trọng lượng 12 N, khi nhúng vào nước thì trọng lượng của nó chỉ còn 8,4N.

a) Tính lực đẩy Acsimet của nước tác dụng vào khối lượng kim loại.(1,5đ)b) Tính thể tích khối kim loại. Biết trọng lượng riêng của nước là 10

000N/m3.(1,5đ) ĐÁP ÁN:

a) Lực đẩy Acsimet đặt vào khối kim loại F = P – P’=12 – 8,4= 3,6(N)b) Thể tích của khối kim loại là :

F= d.V=> V= =

CÁC BÀI TOÁN VỀ SỰ CÂN BẰNG CỦA VẬT TRONG CHẤT LỎNG

Phần này gồm có: + Các bài toán về sự cân bằng của vật và hệ vật trong một chất lỏng + các bài toán về sự cân bằng của vật và hệ vật trong hai hay nhiều chất lỏng không hòa tan.

+ Các bài toán liên quan đến sự chuyển thể của các chất

I/ Các bài toán về sự cân bằng của vật và hệ vật trong một chất lỏng:

Bài 1: Một cốc hình trụ có đáy dày 1cm và thành mỏng. Nếu thả cốc vào một bình nước lớn thì cốc nổi thẳng đứng và chìm 3cm trong nước.Nếu đổ vào

Gi¸o viªn 15 Ph¹m B¸ Thanh

Page 16: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

cốc một chất lỏng chưa xác định có độ cao 3cm thì cốc chìm trong nước 5 cm. Hỏi phải đổ thêm vào cốc lượng chất lỏng nói trên có độ cao bao nhiêu để mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc bằng nhau.

Giải: Gọi diện tích đáy cốc là S. khối lượng riêng của cốc là D0, Khối lượng riêng của nước là D1, khối lượng riêng của chất lỏng đổ vào cốc là D2, thể tích cốc là V. Trọng lượng của cốc là P1 = 10D0VKhi thả cốc xuống nước, lực đẩy ác si mét tác dụng lên cốc là: FA1 = 10D1Sh1

Với h1 là phần cốc chìm trong nước. 10D1Sh1 = 10D0V D0V = D1Sh1 (1)Khi đổ vào cốc chất lỏng có độ cao h2 thì phần cốc chìm trong nước là h3

Trọng lượng của cốc chất lỏng là: P2 = 10D0V + 10D2Sh2

Lực đẩy ác si mét khi đó là: FA2 = 10D1Sh3

Cốc đứng cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh2 = 10D1Sh3

Kết hợp với (1) ta được:

D1h1 + D2h2 = D1h3 D2=

h3−h1

h2D1 (2)

Gọi h4 là chiều cao lượng chất lỏng cần đổ vào trong cốc sao cho mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc là ngang nhau. Trọng lượng của cốc chất lỏng khi đó là: P3 = 10D0V + 10D2Sh4

Lực ác si mét tác dụng lên cốc chất lỏng là: FA3 = 10D1S( h4 + h’) (với h’ là bề dày đáy cốc)Cốc cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh4 = 10D1S( h4 + h’)

D1h1 + D2h4 = D1(h4 + h’) h1 + h3−h1

h2h4 =h4 + h’

h4 = h1 h2−h ' h2

h1+h2−h3

Thay h1 = 3cm; h2 = 3cm; h3 = 5cm và h’ = 1cm vào Tính được h4 = 6 cm

Bài toán 2: Hai quả cầu đặc có thể tích mỗi quả là V = 100 cm3, được nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ không co giãn thả trong

Gi¸o viªn 16 Ph¹m B¸ Thanh

Page 17: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

nước (hình vẽ). Khối lượng quả cầu bên dưới gấp 4 lần khối

lượng quả cầu bên trên. Khi cân bằng thì thể tích quả cầu bên trên bị ngập trong nước.

Hãy tính: a. Khối lượng riêng của các quả cầu? b.Lực căng của sợi dây? (Khối lượng riêng của nước là D= 1000kg/m3)

GIẢI:Xác định các lực tác dụng vào mỗi quả cầu Quả cầu 1: trọng lực p1 lực đẩy acsimet F’A lực căng của dây T,Quả cầu 2: trọng lực p2 lực đẩy acsimet FA lực căng của dây T,a/ v1=v2 = v ; p2 = 4 p1 => D2 = 4 D1

Trọng lực bằng lực đẩy acsimmet : p1 + p2 = FA + FA => D1+D2 = 3/2D từ (1)và (2) D1 = 3D/10 = 300(kg/m3) ; D2 = 4D1 = 1200(kg/m3)b/ quả cầu 1 : F’A

= p1 + T quả cầu 2 : p2

= FA + T FA = 10v .D F’A = 1/2 FA P2 = 4 P1 => T = FA /5 = 0,2 N

II/ Các bài toán về sự cân bằng của vật và hệ vật trong hai hay nhiều chất lỏng không hòa tan.

Bài toán 1: Một khối gỗ hình lập phương có cạnh 12cm nổi giữa mặt phân cách của dầu và nước, ngập hoàn toàn trong dầu, mặt dưới của hình lập phương thấp hơn mặt phân cách 4cm. Tìm khối lượng thỏi gỗ biết khối lượng riêng của dầu là 0,8g/cm3; của nước là 1g/cm3

Giải: D1=0,8g/m3 ; D2=1g/cm3

Trọng lượng vật: P=d.V=10D.VLực đẩy Acsimét lên phần chìm trong dầu:

F1=10D1.V1

Lực đẩy Acsimét lên phần chìm trong nước:F2=10D2.V2

Do vật cân bằng: P = F1 + F2 ⇔

Gi¸o viªn 17 Ph¹m B¸ Thanh

F2

P12cm

4cm

21

Page 18: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

10DV = 10D1V1 + 10D2V2

DV = D1V1 + D2V2

m = D1V1 + D2V2

m = 0,8.122.(12-4) + 1.122.4 = 921,6 + 576 = 1497,6g) = 1,4976(kg)

Bài toán 2: Một quả cầu có trọng lượng riêng d1=8200N/m3, thể tích V1=100cm3, nổi trên mặt một bình nước. Người ta rót dầu vào phủ kín hoàn toàn quả cầu. Trọng lượng riêng của dầu là d2=7000N/m3 và của nước là d3=10000N/m3. a/ Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nước khi đã đổ dầu. b/ Nếu tiếp tục rót thêm dầu vào thì thể tích phần ngập trong nước của quả cầu thay đổi như thế nào?

Giải:a/ Gọi V1, V2, V3lần lượt là thể tích của quả cầu, thể tích của quả cầu ngập trong dầu và thể tích phần quả cầu ngập trong nước. Ta có V1=V2+V3 (1) Quả cầu cân bằng trong nước và trong dầu nên ta có: V1.d1=V2.d2+V3.d3 . (2)Từ (1) suy ra V2=V1-V3, thay vào (2) ta được: V1d1=(V1-V3)d2+V3d3=V1d2+V3(d3-d2)

V3(d3-d2)=V1.d1-V1.d2 Thay số: với V1=100cm3, d1=8200N/m3, d2=7000N/m3, d3=10000N/m3

b/Từ biểu thức: . Ta thấy thể tích phần quả cầu ngập trong nước (V3) chỉ phụ thuộc vào V1, d1, d2, d3 không phụ thuộc vào độ sâu của quả cầu trong dầu, cũng như lượng dầu đổ thêm vào. Do đó nếu tiếp tục đổ thêm dầu vào thì phần quả cầu ngập trong nước không thay đổi

III/ Các bài toán liên quan đến sự chuyển thể của các chấtChú ý rằng: Khi các chất chuyển thể thì thể tích của ó có thể thay đổi, nhưng khối lượng của nó là không đổi.

Bài toán 1:

Gi¸o viªn 18 Ph¹m B¸ Thanh

23

2113

)(ddddV

V

3

23

2113 40

3120

700010000)70008200(100)(

cmddddV

V

23

2113

)(ddddV

V

Page 19: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Người ta thả một cục nước đá có một mẩu thuỷ tinh bị đóng băng trong đó vào một bình hình trụ có chứa nước. khi đó mực nước trong bình dâng lên một đoạn h = 11mm. còn cục nước đá nổi nhưng ngập hoàn toàn trong nước. hỏi khi cục nước đá tan hết thì mực nước trong bình hạ xuống một đoạn bằng bao nhiêu. Cho khối lượng riêng của nước là D3 = 1g/cm3; của nước đá là D1

= 0,9g/cm3; và của thuỷ tinh là D2 = 2g/cm3

Giải: Gọi thể tích nước đá là V; thể tích thuỷ tinh là V’, V1 là thể tích nước thu được khi nước đá tan hoàn toàn, S là tiết diện bình.Vì ban đầu cục nước đá nổi nên ta có: (V + V’)Dn = VDđ + V’Dt

Thay số được V = 10V’ ( 1)

Ta có: V + V’ = Sh. Kết hợp với (1) có V = 10 Sh11 (2)

Khối lượng của nước đá bằng khối lượng của nước thu được khi nước đá tan

hết nên: DđV = Dn V1 V1 = Dđ VDn

= 0,9V

Khi cục nước đá tan hết. thể tích giảm đi một lượng là V – V1 =V – 0,9V = 0,1V

Chiều cao cột nước giảm một lượng là: h’ = 0,1V

S=10 Sh. 0,1

S .11=

1 (mm)

Bài toán 1: Một bình chứa một chất lỏng có trọng lượng riêng d0 , chiều cao của cột chất lỏng trong bình là h0 . Cách phía trên mặt thoáng một khoảng h1 , người ta thả rơi thẳng đứng một vật nhỏ đặc và đồng chất vào bình chất lỏng. Khi vật nhỏ chạm đáy bình cũng đúng là lúc vận tốc của nó bằng không. Tính trọng lượng riêng của chất làm vật. Bỏ qua lực cản của không khí và chất lỏng đối với vậtGiải:Khi rơi trong không khí từ C đến D vật chịu tác dụng của trọng lực P. Công của trọng lực trên đoạn CD = P.h1 đúng bằng động năng của vật ở D : A1 = P.h1 = Wđ

Tại D vật có động năng Wđ và có thế năng so với đáy bình E là Wt = P.h0

Vậy tổng cơ năng của vật ở D là : Wđ + Wt = P.h1 + P.h0 = P (h1 +h0)Từ D đến C vật chịu lực cản của lực đẩy Acsimet FA: FA = d.V

Gi¸o viªn 19 Ph¹m B¸ Thanh

Page 20: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Công của lực đẩy Acsimet từ D đến E là A2 = FA.h0 = d0Vh0

Từ D đến E do tác động của lực cản là lực đẩy Acsimet nên cả động năng và thế năng của vật đều giảm. đến E thì đều bằng 0. Vậy công của lực đẩy Acsimét bằng tổng động năng và thế năng của vật tại D:

P (h1 +h0) = d0Vh0

dV (h1 +h0) = d0Vh0

d =

Bài toán 2 : Một vật nặng bằng gỗ, kích thước nhỏ, hình trụ, hai đầu hình nón được thả không có vận tốc ban đầu từ độ cao 15 cm xuống nước. Vật tiếp tục rơi trong nước, tới độ sâu 65 cm thì dừng lại, rồi từ từ nổi lên. Xác định gần đúng khối lượng riêng của vật. Coi rằng chỉ có lực ác si mét là lực cản đáng kể mà thôi. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3. Giải: Vì chỉ cần tính gần đúng khối lượng riêng của vật và vì vật có kích thước nhỏ nên ta có thể coi gần đúng rằng khi vật rơi tới mặt nước là chìm hoàn toàn ngay.Gọi thể tích của vật là V và khối lượng riêng của vật là D, Khối lượng riêng của nước là D’. h = 15 cm; h’ = 65 cm.Khi vật rơi trong không khí. Lực tác dụng vào vật là trọng lực. P = 10DVCông của trọng lực là: A1 = 10DVh Khi vật rơi trong nước. lực ác si mét tác dụng lên vật là: FA = 10D’VVì sau đó vật nổi lên, nên FA > PHợp lực tác dụng lên vật khi vật rơi trong nước là: F = FA – P = 10D’V – 10DVCông của lực này là: A2 = (10D’V – 10DV)h’Theo định luật bảo toàn công: A1 = A2 10DVh = (10D’V – 10DV)h’

D = h '

h+h 'D '

Thay số, tính được D = 812,5 Kg/m3

Gi¸o viªn 20 Ph¹m B¸ Thanh

01

00

hhhd

Page 21: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

H

hl

P

F1

S’

H

h

P

F2

S’

F

l

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Bài toán 3Trong bình hình trụ,tiết diện S chứa nước có chiều cao H =

15cm .Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm.

a)Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu ?(Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3

b)Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2.Giải:

a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l. Ta có trọng lượng của thanh:P = 10.D2.S’.l

Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước : V = ( S – S’).h

Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F1 = 10.D1(S – S’).h

Do thanh cân bằng nên: P = F1 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h

l=

D1

D2. S−S '

S '.h

(*) Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên một lượng bằng thể tích thanh.Gọi Vo là thể tích thanh. Ta có : Vo = S’.lThay (*) vào ta được:

V 0=D1

D2.( S−S ' ) . h

Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn h ( so với khi chưa thả thanh vào)Δh=

V 0

S−S '=

D1

D2. h

Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +h =H +D1

D2.h

H’ = 25 cm

b) Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên :

F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.lF = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N

Gi¸o viªn 21 Ph¹m B¸ Thanh

Page 22: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Từ pt(*) suy ra :

S=( D2

D1. lh+1) . S '=3 .S '=30 cm2

Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn:

y= ΔVS−S '

= ΔV2 S '

= x2

Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu:

Δh−h=( D1

D2−1) . h=2 cm

nghĩa là : x2=2⇒ x=4

Vậy thanh được di chuyển thêm một đoạn: x +x2=3 x

2=4⇒ x=8

3cm

. Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được:

A=12

F . x= 12

. 0,4 . 83

.10−2=5 ,33 . 10−3 J

Bài toán 4: Khi ca nô có vận tốc v1 = 10 m/s thì động cơ phải thực hiện công suất P1 = 4 kw. Hỏi khi động cơ thực hiện công suất tối đa là P2 = 6 kw thì ca nô có thể đạt vận tốc v2 lớn nhất là bao nhiêu? Cho rằng lực tác dụng lên ca nô tỉ lệ với vận tốc của nó đối với nước.Giải: Vì lực tác dụng lên ca nô tỉ lệ với vận tốc của nó. Gọi hệ số tỉ lệ là KThì: F1 = Kv1 và F2 = Kv1

Vậy: P1 = F1v1 = Kv12

P2 = F2v2 = Kv22.

Nên: P1

P2=

v12

v22 ⇒ v2=√ v1

2P2

P1 Thay số ta tìm được kết quả.

Bài toán 5: Một xe máy chạy với vận tốc 36km/h thì máy phải sinh ra môt

công suất 1,6kW. Hiệu suất của động cơ là 30%. Hỏi với 2 lít xăng xe đi

được bao nhiêu km? Biết khối lượng riêng của xăng là 700kg/m3; Năng suất

toả nhiệt của xăng là 4,6.107J/kg

Giải:

Gi¸o viªn 22 Ph¹m B¸ Thanh

Page 23: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 2 lít xăng:Q = q.m = q.D.V = 4,6.107.700.2.10-3 = 6,44.107 ( J )Công có ich: A = H.Q = 30%.6,44.107 = 1,932.107 ( J )

Mà: A = P.t = P.sv

⇒ s= A . vP

= 1 , 932.107 . 101,6 . 103 =1,2. 105 (m)=120( km)

Thay số ta được m1=59,2g và m2= 240,8g. ---------------------------------------

Bµi 5 : Mét vËt ë ngoµi kh«ng khÝ cã träng lîng 2,1 N . Khi nhóng vËt ®ã vµo níc th× nã nhÑ h¬n ngoµi kh«ng khÝ 0,2N . Hái vËt ®ã lµm b»ng chÊt g× ? cho dníc = 10.000N/m3

HD : Khi nhóng vËt vµo trong níc th× lùc ®Èy Ac-Si -mÐt cã ®é lín ®óng b»ng phÇn träng h¬n ngoµi kh«ng khÝ : FA = ΔP=0,2ThÓ tÝch cña vËt lµ:

FA = d. V => V =F A

d => V = 0,2

10000=2. 10−5 m3

=> Träng lîng riªng cña vËt :

D= PV

= 2,12 .10−5

=1 , 05 .105=105000 N /m3

VËy vËt ®ã ®îc lµm b»ng B¹c Bµi 7 : Mét viªn bi s¾t bÞ rçng ë gi÷a . Khi nhóng vµo níc nã nhÑ h¬n khi ®Ó ngoµi kh«ng khÝ 0,15N . T×m träng lîng cña viªn bi ®ã khi nã ë ngoµi kh«ng khÝ . BiÕt dníc = 10.000N , Ds¾t = 78000 N/m3 ; ThÓ tÝch phÇn rçng cña viªn bi Vrçng = 5cm3 . HD : Lùc ®Èy Ac – Si – mÐt t¸c dông vµo viªn bi chÝnh b»ng phÇn träng lîng bÞ gi¶m khi ngóng vµo trong níc : F = P’ = 0,15 N .

Ta cã : F = d.V => V = Fd

= 0 ,1510000

=15 .10−4 m3

Gi¸o viªn 23 Ph¹m B¸ Thanh

Page 24: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

Viªn bi bÞ rçng nªn thÓ tÝch phÇn ®Æc cña viªn bi lµ :V® = V - Vrçng = 15 .10−5−5 . 10−5=10−4m3

Träng lîng cña viªn bi lµ :P = ds¾t . V® = 78.103 . 10-4 = 0,78 N

Bµi 8 : Mét chiÕc thïng ®ùng ®Çy dÇu ho¶ cao 15dm . th¶ vµo b×nh mét chiÕc hép nhá ,rçng . Hép cã bÞ bÑp kh«ng nÕu th¶ nã ë vÞ trÝ c¸ch ®¸y thïng 30cm ? BiÕt ¸p suÊt tèi ®a mµ hép chÞu ®îc 1500N/m2 , Khèi lîng riªng cña dÇu ho¶ lµ 800Kg/m3

HD : ¸p suÊt do dÇu ho¶ t¸c dông vµo hép ë ®é cao 30cm lµ :P = d . h =10. 800. (1,5 – 0,3 ) =9600 (N/m2 )=> Hép bÞ bÑp h 1, 5m

0,3mBµi 9 : Mét qu¶ cÇu b»ng nh«m , ë ngoµi kh«ng khÝ cã träng lîng 1,458N . Hái ph¶i khoÐt lâi cña qu¶ cÇu mét phÇn cã thÓ tÝch bao nhiªu ®Ó khi th¶ vµo níc qu¶ cÇu n»m l¬ löng trong níc ? BiÕt : dnh«m = 27000N/m3 ; dníc = 10.000N/m3

HD :Gäi V lµ thÓ tÝch cña qu¶ cÇu ®Æc cßn V’ lµ thÓ tÝch qu¶ cÇu sau khi ®· bÞ khoÐt

ThÓ tÝch cña qu¶ cÇu ®Æc lµ : V = Pd

=1 , 45827000

=0 ,000054 m3

Lùc ®Èy Ac – si - mÐt t¸c dông lªn qu¶ cÇu khi nhóng vµo trong níc :FA = d .V =10000. 0,000054 =0,54 N§Ó qu¶ cÇu n»m l¬ löng trong níc khi lùc ®Èy FA n»m c©n b»ng víi träng lîng cña qu¶ cÇu sau khi bÞ khoÐt :

Gi¸o viªn 24 Ph¹m B¸ Thanh

Page 25: các bài toán hay và thường gặp về lực đẩy Acsimet

Trêng THCS ThiÕt KÕ TÝch lòy nghiÖp vô m«n VËt Lý

FA = P’ <=> dnh«m . V’ = 0,54 => V’ = 0 ,54

27000=0 , 00002m3

=> ThÓ tÝch cña phÇn bÞ khoÐt :ΔV =V −V '=0 , 000054−0 , 00002=0 ,0000034 m3

Gi¸o viªn 25 Ph¹m B¸ Thanh