Giải bài tập Vật lý 10 Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

§37. CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT
LÓNG
A. KIẾN THỨC Cơ BẢN
Hiện tượng căng bề mặt cúa chất lỏng
1. Lực căng bẽ mặt
Lục cáng bế mặt tác dụng lên một doan diking nhỏ bất kì trẽn bề mật chát lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn diíớng náy và tièp tuyên với bé mạt Chat lỏng, có chiếu làm giàm diện tích bế mặt chất lõng vá có độ lớn /tỉ lệ thuận voi dộ dài /của đoạn đường đó
f = o/
Hệ sổ' tỉ lệ 0 gọi là hệ só’ cáng bế mặt và đo bằng dơn vị Niutơn trẽn mét (N/m).
Glá trị của ơ phụ thuộc bản chát và nhiệt dộ cua chất lòng: rĩ giảm khi nhiệt độ tàng.
Úng dụng
Do tác dụng của lục cang bố mặt nén nước mưa không thể lọt qua cac lỗ nhỏ giũa các sợi vải căng trên ô du hoặc trên mui bat ỏtõ tải: nước trong ống nhò giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước co kích thước dú lơn ơế trong luong của no thang dưõc lục cang bẽ mát cua nuòc tại miệng ỏng:
Hóa tan xa phòng váo hước se lam giám dang kẽ lục càng be mạt cua nước, nên nước xà phong dẻ thấm vao các SỌI vai khi giặt de lam sạch các sói vải, .
Giải bài tập vật li 10 - 123
Hiện tượng dính ướt. Hiện tượng không dính ướt
Thí nghiệm
Nếu mặt bản nào bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ lan rộng thành một hình dạng bất kì..
Nếu mặt bấn nào không bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ vo tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trong lực.
Nếu thành bình bị dính ướt thì thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng mặt khum lõm.
Nếu thành bình không bị dính ướt thì thì phần bể mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và có dạng mặt khựm lồi.
Hiện tượng mao dẫn
Hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mật chất lỏng ở nên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.
B. HOẠT ĐỘNG
C1. Nhúng một khung dây đồng trên có buộc một vòng dây chỉ hình dạng bất kì vào nước xà phòng. Sau đó nhấc nhẹ khung dây đồng ra ngoài để tạo thành một màng xà phòng phủ kín mặt khung dây.
Cho biết hình tròn có diện tích lớn nhất trong sô' các hình có cùng chu vi. Hãy lập luận để chứng minh bể mặt phần màng xà phòng còn đọng trến khung dây đổng đã tự co lại để giảm diện tích của nó tới mức nhỏ nhất.
C2. Trong thí nghiệm theo hình 37.1, vì màng xà phòng có hai mặt (trên và dưới) nên tổng các lực căng bề mặt của màng này tác dụng lên vòng dây chỉ hình tròn bao quanh màng có độ lớn bằng: Fc = Í2L = Á2ĩtD
Với L = 7ĩD là chu vi đường tròn nằm trên một mặt của xà phòng giới hạn bởi vòng dây chỉ có đường kính D.
Tử kết quả thí nghiệm theo hình 37.2 hãy tính:
Tổng các lực căng bề mặt của nước tác dụng lẽn chiếc vòng V: Fc = F - p
Tổng chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng V:
L = 7i(D + d).
Giá trị hệ số căng bề mặt của nước:
p(D + d)
C3. Lấy hai bản thủy tinh, trong đó một bản để trần, một bản phủ lớp nilon. Nhỏ lên mặt mỗi bản này một giọt nước.
Hãy quan sát xem mặt bản nào bị dính ướt nước? Mặt bản nào không bị dính ướt nước?
Bản
thúy tinh Giọt nước
a)
M
S3
b)
M
ì
C4. Đổ nước vào một cốc thủy tinh có thành nhẵn (hình 37.4). Quan sát xem bề mặt của nước ở sát thành cốc có dạng mặt phẳng hay mặt khum?
C5. Nhúng thẳng đứng ba ống thủy tinh có đường kính trong khác nhau và khá nhỏ (cỡ 0,5 -ỉ- 1,5 mm) vào trong cùng một cốc nước (hình 37.5)
Hãy so sánh mức nước trong các ống thủy tinh với nhau và với bề mặt của nước ở bên ngoài ống.
i
Bản thuỷ tinh phủ lớp nilon
Hình 37.5
c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Mô tả hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. Nói rõ phương, chiều của lực căng bề mặt.
Trình bày thí nghiệm xác định hệ sô’ cẳng bề mặt của châ't lỏng theo phương pháp kéo vòng kim loại bứt ra khỏi bề mặt của chàt lỏng đó.
Viết công thức xác định độ lớn của lực căng bề mặt của châ't lỏng. Hệ sô’ căng bề mật phụ thuộc những yếu tô' nào của chất lỏng?
Mô tả hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt chất lỏng. Bề mặt của chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có hình dạng như thế nào khi thành bình bị dính ướt?
Mô tả hiện tượng mao dẫn.
Câu nào dưới đây không đúng khi nói về lực căng bề mặt của chất lóng?
Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn dường nhỏ bâ't kì trên bề mặt chât lỏng có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chát lõng.
Lực căng bề mặt luôn có phương vuông góc với bề mặt chất lỏng, c. Lực căng bề mặt có 'chiều làm giảm diện tích bề mặt châ't lõng.
D. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bâ't kì trên bề mặt chất lỏng có độ lớn f tỉ lệ với độ dài L của đoạn đường đó.
Giải bài tập vật lí 10 - 125
Tại sao chiếc kim kháu co thè nói t.rén mạt nước khi đạt nằm ngang?
Vì chiêc kim klìỏng bị dính ướt. nước.
Vì khói lượng riêng cũa chièc kim nhó hơn khôi lượng riêng cùa nước.
c. Vì trọng lượng Cua chiẽc kim dè lẽn mạt nước khi nam ngang không thùng nôi lực đây. Ac- si—-mét.
. \ì trọng lượng ctia chiẻe kim dò len mạt nước khi nam ngang khung thang noi lực
càng hò mát cua nước tác (lụng len nó.
Can não dưới day lá khung dũng khi noi vó hiẹn tượng dinh u'u'1 va iiiẹn tượng khung dinh ướt. ciia chát, lõng?
Vị thúy tinh bị nước dinh ướt. nén giọt nước nhú tron mạt bán thiịy tinh làn rụng
thành một hình co hình dạng bát kì.
Vì thúy tinh bi dinh ưữl. non bo mạt Ciia IIIÍỚC u' sat thành binh thuy tinh cu dạng
mạt khum lum.
ự. \ì t.hiiy tinh khung bị thúy ngan dinh ướt, non giụi thuy ngan nhu tron mạt ban ỉhuy tinh vu tròn lại và bị dẹt xuong do tác dụng cúa trọng lực.
Đ. Vì thũv tinh không bị thúy ngán dính ướt. nên bế mạt rũa thúy ngan ó' sát thành bình tluiy tịnh có dạng mạt khum lõm.
Tại sao nước mua khung lọt qua dược các lỗ nhú trẽn tàm vái bạt?
Vì vai bạt bị dinh ướt IIIÍIỈC.
Vì vái bạt. khung bị dinh ướt nước.
c. Vì lực cang bó mạt. cứa nước ngán cán khung clm nước lọt qua các ló nhô CIĨ.I tam bại .
J)	. Ilion tượng man dẫn ngán cau khùng cho nước lọt qua rác lu tron tam bạt.
Tại sau giọt dãụ lại có dạng khói cau nam lu' lung trong dung dịch rượu có cung kho: lượng riong với 11Ó?
Vì hợp lực tác dụng lo.n giọt dầu bang khùng, nòn do hiện. tượng cang bo mạt. làm cho diọn tích bb mạt cua giọt dâu cu lại dôn giá trị nho uhãt ling vòi dion tích mạt cáu vã nậm lơ lừng trung dung (lịch rượu.
Vi giọt dâu khung chịu tác dụng cua lực nâu ca. non d‘» hiọu tượng cang bo mat. iliou t.ich 1)0 mạt cua giọt dau cu lại don gia trị nhu nhai ung vo'i (lion tích Ilia mat hiuh càu và nàm hí lúng trung dung dịch riíựu.
('. \ì giọt, dan khung bị dung dịch rượu dinh ướt. non nu nam lu' lưng trong dung dịch D. Vì lực cang be mạt cũa dau lớn hơn lực cang 1)0 mạt cua dung dịch riỉựu. non I1O nam
lo' lung trong dung (lịch rượu.
Một vòng xuyên có dường kinh ngoài là ỉ liniii vã dường kinh trong là 40mm. Trụng lượng cua vùng xuyên là 4õm.\. Lực bứt vông xuyên nay ra khói bớ mặt ciia glixerín o' ‘2O’(’ là íí-LiniN. Tính hệ sò cang bb mạt cùa glixerin 0' nhiệt dộ nãy.
Mọt màng xà phòng được cang tron bế mạt khung day dung mánh hình chư nhật treo tháng dứng, doạn day dóng al) dài 50mm và co t.hé triíựt dê dàng dọc theo
chiều dài của' khung illmli 37.8). 'rinh trụng lượng p Ciia	F
đoạn day ab dô 111) nam can bang,. Máng xa phong có hộ sũ cang bễ mạt n O.oiox m.
lỉlillì 37.8
D. LỜI GIẢI
Hoạt động
Cl. Gọi diện tích giới hạn bới khung dây đồng là s„ = const Điện tích giới hạn bởi vòng dây chỉ là S'
Thì điện tích màng nước s = Si, S’
Thí nghiệm cho thấy vòng chi là vòng tròn nõn S' lớn nhát do (lõ s nhỏ nhất.
C2. Tính theo kết qua thí nghiệín hình 37.3 do dnọc lại lớp học.
C3. Bản có phú nilông: không bị dính ướt.
Ban không phu nilông: bị dính ướt.
C4. Bề mặt cua nước sát thành thủy tinh có dạng mật khum lòm.
C5. - Mức nước bẽn trong ống cao hơn mức nước ngoài ông.
Ông có dường kính trong càng nhó thì mực nước (lãng càng cao.
Cầu hỏi và bài tập
1; 2; 3; 4; 5: Xem trong bài học.
B.	7.1).	8.1).	9. c,	10. A.
1 1. Lực căng bẻ mạt cua glixòrin tác dụng vào vòng xuyên:
Fc = F p = 64,3	45 = 19,3 mN = 19,3.10	(N)
Ghiền dài doạn đường có lực câng tác dụng:
L = all) + d) = 3,14(44 + 401.10 : - 264.10 (in)
Hệ số căng bề mạt cùa glixẽrin ứ 2O'JC:
_ lỳ _ 19,3.10 3	in	.
c, = -	=	- 73.10 (N/ml
L 264.10 3 .
Khi càn băng thì trọng lượng p cùa đoạn dày ab hang lực câng Cua màng xà phòng tác dụng lén ab:
p = Fc = 0.27 = 0.040.2.50.10	4,0.10 : (Nt