BÀI 15 - TÁC DỤNG CỦA CHẤT LỎNG LÊN VẬT ĐẶT TRONG NÓ

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi : Kéo một xô nước từ giếng lên (hình 15.1). Vì sao khi xô nước còn chìm trong nước ta thấy nhẹ hơn khi nó đã được kéo lên khỏi mặt nước?

Trả lời:

Khi kéo xô nước lên khỏi mặt nước thì xô nước chịu tác dụng của trọng lực của nước  xô có phương thẳng đứng và hướng xuống dưới. Khi xô nước chìm trong nước ngoài chịu tác dụng của trọng lực hướng xuống dưới nó còn chịu lực đẩy acsimet hướng lên trên nên độ lớn của lực tác dụng vào xô nhỏ hơn khi lên khỏi mặt nước.

I. LỰC ĐẨY CỦA CHẤT LỎNG LÊN VẬT ĐẶT TRONG NÓ

Câu hỏi 1: Em hãy trả lời câu hỏi ở phần mở đầu bài học.

Câu hỏi 2: Nêu ví dụ về lực đẩy Acsimet trong thực tế. 

Trả lời:

• Nhấc hòn đá trong nước thì thấy hòn đá nhẹ hơn khi nhất ngoài không khí.
• Giúp thuyền và khí cầu nổi lên, là cơ chế hoạt động chìm nổi của tàu ngầm hay cá.

Luyện tập 1: Biểu diễn lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật đặt trong chất lỏng (hình 15.4). 

Trả lời:

Vật lơ lửng trong chất lỏng

suy ra F_A=P.

Câu hỏi 3: Trong trường hợp nào sau đây, nhấn vật xuống đáy bể nước dễ dàng hơn?

• Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 500 ml được nút kín.
• Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 5l được nút kín.

Trả lời:

Ta biết thể tích càng lớn thì khối lượng riêng càng nhỏ ⇒ d_500ml > d_5l 

Mà khối lượng riêng của vật này nặng hơn vật đó thì nó sẽ dễ chìm xuống nước hơn

⇒ Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 500 ml được nút kín.

Luyện tập 2: Thả hai vật hình hộp có kích thước giống nhau, một vật bằng gỗ và một vật bằng sắt vào trong nước (hình 15.6). So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai vật.

Trả lời:

Hình a, F_A > P (vật nổi)

Hình b, F_A < P (vật chìm).

II. ĐIỀU KIỆN ĐỊNH TÍNH ĐỂ MỘT VẬT NỔI HAY CHÌM TRONG MỘT CHẤT LỎNG 

Câu hỏi 4: Vì sao một khúc gỗ lớn nổi được trong nước trong khi một viên bi thép nhỏ hơn nhiều lại bị chìm.

Trả lời:

Vì hòn bi làm bằng thép có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước nên bị chìm. Còn khúc gỗ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước nên nổi.

Câu hỏi 5: Thả một miếng đất nặn vào nước thì bị chìm, hình 15.7a. Vì sao cũng số lượng đất nặn ấy được nặn thành vật như hình 15.7b thì lại nổi trên nước?

Trả lời:

Bất kỳ vật nào khi thả vào nước thì đều chịu một lực đẩy của nước hướng lên trên, đó chính là lực đẩy Acsimet. Lực đẩy Acsimet phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (thể tích phần bị chìm của vật).

Hình 15.7a: Thả một cục đất nặn vào nước, cục đất nặn nặng và sẽ chìm xuống bởi khối lượng riêng của nó lớn hơn nước. Cũng số lượng đất nặn ấy được nặn thành vật như hình 15.7b thì lại nổi trên nước vì phần thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (thể tích phần bị chìm của vật) lớn thì lực đẩy Acsimet của nước lên vật càng lớn sẽ giúp vật nổi lên. Thể tích phần chìm của cục đất nặn nhỏ hơn thể tích phần chìm (bao gồm cả phần không khí trong cục đất nặn hình 15.7b, đó là lý do cùng là đất nhưng cục đất nặn hình15.7a thì chìm nhưng cục đất nặn hình 15.7b lại nổi.

Vận dụng: Chứng minh rằng khi thả một khối đặc trong chất lỏng thì:

• Vật chìm xuống nếu trọng lượng riêng của nó lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.
• Vật nổi lên nếu trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.

Trả lời:

• Vật chìm xuống nếu trọng lượng riêng của nó lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng. Vật chìm xuống khi lực đẩy Acsimet F_Anhỏ hơn trọng lượng P: F_A < P, nếu khối lượng riêng của vật này nặng hơn nước thì nó sẽ chìm xuống, do lực đẩy Acsimet lớn nhất có được khi vật chìm hoàn toàn cũng không đủ thắng trọng lực tác dụng vào vật.
• Vật nổi lên nếu trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.Vật nổi lên khi: F_A > P do trọng lực của vật kéo nó xuống nhỏ hơn lực đẩy Acsimetnên vật nổi hoàn toàn.