CHƯƠNG III: KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ÁP SUẤT

BÀI 17: LỰC ĐẨY ACHIMEDES

1. NHẬN BIẾT 

Câu 1: Công thức tính lực đẩy Achimedes là? Chỉ rõ các đại lượng có trong công thức và đơn vị của từng đại lượng.

Giải:

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét: FA = d.V

Trong đó:

+ d: là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

+ V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3)

Câu 2: Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào các yếu tố nào?

Giải:

Ta có: Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét: FA = d.V

=> Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào:

+ Trọng lượng riêng của chất lỏng (d)

+ Thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (V)

Câu 3: Hai thỏi đồng có thể tích bằng nhau, một thỏi được nhúng vào nước, một thỏi được nhúng vào dầu. Thỏi nào chịu lực đẩy Acsimet lớn hơn? Vì sao?

Giải:

Thỏi đồng ở trong nước chịu lực đẩy Ác si met lớn hơn vì trọng lượng riêng của nước lớn hơn trọng lượng riêng của dầu.

Câu 4: Hai thỏi chì có thể tích bằng nhau, một thỏi được nhúng vào nước, một thỏi được nhúng vào dầu. Thỏi nào chịu lực đẩy Ác si met nhỏ hơn? Vì sao?

Giải:

Thỏi chì ở trong dầu chịu lực đẩy Ác-si-met nhỏ hơn vì trọng lượng riêng của nước lớn hơn trọng lượng riêng của dầu.

Câu 5: Một hòn bi ở trong nước chịu tác dụng của những lực nào?

Giải:

Một hòn bi ở trong nước thì chịu tác dụng của lực đẩy Acsimét và trọng lực

2. THÔNG HIỂU 

Câu 1: 1cm3 nhôm (có trọng lượng riêng 27000N/m3) và 1cm3 chì (trọng lượng riêng 130000N/m3) được thả vào một bể nước. Lực đẩy tác dụng lên khối nào lớn hơn?

Giải:

Ta có: Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét:  FA=d.V

Trong đó:

     + d: là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

     + V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3)

Thể tích của nhôm và chì là như nhau và cùng được thả vào một bể nước nên trọng lượng riêng của chất lỏng như nhau

=> Lực đẩy tác dụng lên khối nhôm và chì là như nhau.

Câu 2: Ba quả cầu có cùng thể tích, quả cầu 1 làm bằng nhôm, quả cầu 2 làm bằng đồng, quả cầu 3 làm bằng sắt. Nhúng chìm cả 3 quả cầu vào trong nước. Lực đẩy Acsimet tác dụng lên quả cầu nào lớn nhất?

Giải:

Ta có: Lực đẩy Ác-si-mét FA = dV 

Vì thể tích của 3 quả cầu như nhau và đều được nhúng chìm trong nước

=> Lực đẩy acsimét tác dụng lên mỗi quả cầu là như nhau.

Câu 3: 1kg nhôm (có trọng lượng riêng 27000N/m3) và 1kg chì (trọng lượng riêng 130000N/m3) được thả vào một bể nước. Lực đẩy tác dụng lên khối nào lớn hơn?

Giải:

Ta có: Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét:  FA=d.V

Trong đó:

     + d: là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

     + V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3)

Từ đầu bài, ta có trọng lượng riêng của chì lớn hơn trọng lượng riêng của nhôm => cùng 1kg thì thể tích của chì sẽ nhỏ hơn thể tích của nhôm

=> Thể tích của nhôm lớn hơn của chì => lực đẩy Acsimét của nhôm lớn hơn của chì

Câu 4: Ta biết công thức tính lực đẩy Acsimet là FA = d. V. Ở hình vẽ bên thì V là thể tích nào?

Giải:

Ta có: Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét:  FA=d.V 

Trong đó:

     + d: là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) 

     + V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3) 

=> V là thể tích của phần chìm của vật

Câu 5: Một quả cầu bằng sắt treo vào 1 lực kế ở ngoài không khí lực kế chỉ 1,7N. Nhúng chìm quả cầu vào nước thì lực kế chỉ 1,2N. Lực đẩy Acsimet có độ lớn là?

Giải:

+ Khi treo quả cầu sắt ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật: P = 1,7N  (1)

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào nước thì:

Quả cầu chịu tác dụng của hai lực là lực đẩy Acsimét và trọng lực,

Số chỉ của lực kế khi đó: F = P – FA = 1,2N  (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra: FA = 1,7 − 1,2 = 0,5N 

3. VẬN DỤNG 

Câu 1: Một quả cầu bằng sắt treo vào 1 lực kế ở ngoài không khí lực kế chỉ 2N. Nhúng chìm quả cầu vào nước thì lực kế chỉ 1,6N. Lực đẩy Acsimet có độ lớn là:

Giải:

+ Khi treo quả cầu sắt ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật: 

P = 2N  (1)

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào nước thì:

Quả cầu chịu tác dụng của hai lực là lực đẩy Acsimét và trọng lực,

Số chỉ của lực kế khi đó: F  = P – FA = 1,6N  (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra: FA = 2 − 1,6 = 0,4N 

Câu 2: Ba quả cầu có cùng thể tích, quả cầu 1 làm bằng nhôm, quả cầu 2 làm bằng đồng, quả cầu 3 làm bằng sắt. Nhúng chìm cả 3 quả cầu vào trong nước. So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên mỗi quả cầu ta thấy.

Giải:

Ta có: Lực đẩy Ác-si-mét FA = dV 

Vì thể tích của 3 quả cầu như nhau và đều được nhúng chìm trong nước

=> Lực đẩy acsimét tác dụng lên mỗi quả cầu là như nhau hay F1A = F2A = F3A

Câu 3: Một vật móc vào 1 lực kế, ngoài không khí lực kế chỉ 2,13N. Khi nhúng chìm vật vào trong nước lực kế chỉ 1,83N. Biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3. Thể tích của vật là:

Giải:

+ Khi vật ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật: 

P = 2,13N  (1)

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào nước thì:

Vật chịu tác dụng của hai lực là lực đẩy Acsimét và trọng lực,

Số chỉ của lực kế khi đó: F = P – FA = 1,83N (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra: FA = 2,13 − 1,83 = 0,3N 

Mặt khác, ta có: FA=dV→V = FAd = 0,310000 = 3.10-5 m3 = 30cm3

Câu 4: Một quả cầu bằng sắt có thể tích 100cm3 được nhúng chìm trong nước, biết khối lượng riêng của nước 1000kg/m3. Lực đẩy Acsimet tác dụng lên quả cầu là:

Giải:

Đổi 100cm3 = 100.11000000 m3 = 10-4m3

Trọng lượng riêng của nước: d = 10D = 10.1000 = 10000N/m3 

Lực đẩy Acsimét tác dụng lên quả cầu: FA = dV = 10000.10−4 = 1N 

Câu 5: Một quả cầu bằng sắt có thể tích 4dm3 được nhúng chìm trong nước, biết khối lượng riêng của nước 1000kg/m3. Lực đẩy Acsimet tác dụng lên quả cầu là:

Giải:

Đổi 4dm3 = 4.11000 m3 = 0,004m3

Trọng lượng riêng của nước: d = 10D = 10.1000 = 10000N/m3 

Lực đẩy Acsimét tác dụng lên quả cầu: FA = dV = 10000.0,004 = 40N 

4. VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Treo một vật nhỏ vào một lực kế và đặt chúng trong không khí thấy lực kế chỉ F = 12N, nhưng khi nhúng chìm hoàn toàn vật trong nước thì lực kế chỉ F’ = 7N. Cho khối lượng riêng nước là 1000kg/m2. Thể tích của vật và trọng lượng riêng của nó lần lượt là:

Giải:

+ Khi vật ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật: 

P = F = 12N (1)

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào nước thì:

Vật chịu tác dụng của hai lực là lực đẩy Acsimét và trọng lực,

Số chỉ của lực kế khi đó: F′ = P – FA = 7N  (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra: FA = 12 – 7 = 5N 

Mặt khác, ta có:

FA = dnước V →  Vnước = FAd = 510000 = 5.10-4 m3

Ta có:

P = dKL.VKL => dKL = PVKL = 125.10-4 = 24000N/m3

Câu 2: Một quả cầu bằng đồng được treo vào lực kế ở ngoài không khí thì lực kế chỉ 4,45N. Nhúng chìm quả cầu vào rượu thì lực kế chỉ bao nhiêu? Biết drượu = 8000N/m3, ddong = 89000N/m3

Giải:

+ Khi quả cầu ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của quả cầu: 

P = 4,45N  (1)

Ta có: P = dV => V = Pd = 4,4589000 = 5.10-5m3

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào rượu thì quả cầu chịu tác dụng của lực đẩy Acsimét và trọng lực.

Lực đẩy Acsimét tác dụng lên quả cầu: 

FA = dnước V = 8000.5.10-3 = 0,4N

Số chỉ của lực kế là: F = P – FA = 4,45 − 0,4 = 4,05N 

Câu 3: Ba vật làm bằng ba chất khác nhau là sứ (có khối lượng riêng là 2300kg/m3), nhôm (có khối lượng riêng là 2700kg/m3), sắt (có khối lượng riêng là 7800kg/m3) có khối lượng bằng nhau, khi nhúng chúng ngập vào nước thì độ lớn lực đẩy của nước tác dụng vào ba chất đó như thế nào?

Giải:

Ta có:

+ Thể tích của vật : V = mD 

Do các vật có khối lượng bằng nhau => vật nào có khối lượng riêng lớn sẽ có thể tích nhỏ

Từ đầu bài, ta suy ra: Vsat < Vnhom < Vsu 

+ Lại có, lực đẩy acsimét: FA = dV 

Vật nào có thể tích lớn hơn sẽ có lực đẩy Acsimét lớn hơn

FAsu > FAnhom > FAsat

Câu 4: Một quả cầu bằng nhôm được treo vào lực kế thì lực kế chỉ 5,34N. Nhúng chìm quả cầu vào rượu thì lực kế chỉ bao nhiêu? Biết drượu = 8000N/m3, ddong = 89000N/m3

Giải:

+ Khi quả cầu ở ngoài không khí, số chỉ lực kế chính là trọng lực của quả cầu: 

P = 5,34N  (1)

Ta có: P = dV => V = FAd = 5,3489000 = 6.10−5m3

+ Khi nhúng chìm quả cầu vào rượu thì quả cầu chịu tác dụng của lực đẩy Acsimét và trọng lực.

Lực đẩy Acsimét tác dụng lên quả cầu: FA = druouV = 8000.6.10−5 = 0,48N 

Số chỉ của lực kế là: F = P – FA = 5,34 − 0,48 = 4,86N 

Câu 5: Một vật bằng kim loại chìm trong bình chứa nước thì nước trong bình dâng lên thêm 100cm3. Nếu treo vật vào một lực kế thì nó chỉ 7,8N. Cho trọng lượng riêng của nước là 10.000N/m3. Lực đẩy Ac-si-met tác dụng lên vật và trọng lượng riêng của vật lần lượt là:

Giải:

+ Khi vật bằng kim loại chìm trong bình chứa nước thì nước trong bình dâng lên thêm 100cm3

⇒VKL = 100cm3 = 100.10–6 = 10−4m3 

+ Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật khi vật nhúng chìm trong nước là

FA = dnuoc.Vnuoc = dnuoc.VKL = 10000.10−4 = 1N 

+ Khi treo vật vào lực kế, số chỉ lực kế chính là trọng lực của quả cầu: P = 7,8N (1)

Ta có: P = dKLVKL→ dKL = PVKL = 7,810-4  = 7800N/m3