Giải bài tập Vật lý 8 Bài 12: Sự nổi

  • Bài 12: Sự nổi trang 1
  • Bài 12: Sự nổi trang 2
  • Bài 12: Sự nổi trang 3
  • Bài 12: Sự nổi trang 4
  • Bài 12: Sự nổi trang 5
  • Bài 12: Sự nổi trang 6
sụ NỔI
A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM
Điều kiện để vật nổi, vật chìm : Nếu ta thả một vật ở trong lòng chất lỏng thì
— Vật chìm xuống khi lực đẩy Ác-si-mét FA nhỏ hơn trọng lượng p: FAP - Vật lơ lửng trong chất lỏng khi : FA = P
Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét khi vật nổi lên trên mặt chất lỏng : Khi vật nổi lên trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Ác-sì-mét FA = d.V, trong đó V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng, (không phải thể tích của vật), d là trọng lượng riêng của chất lỏng.
Lưu ỷ : Khi nhúng chìm vật rắn vào trong một bình chất lỏng thì có ba trường hợp xảy ra : Vật chìm xuống ; Vật nằm lơ lửng trong lòng chất lỏng ; Vật nổi lên trên mặt chất lỏng.
Trường hợp vật đang chìm xuống, nằm lơ lửng trong chất lỏng và đang nổi lên, là những trường hợp tương đối dễ phân tích và HS thường không mắc sai lầm. Tuy nhiên, trường hợp vật đã nằm yên ở đáy bình và nhất là trường hợp vật nằm yên trên mật chất lỏng, là những trường hợp mà HS dễ nhầm lẫn.
Trường hợp vật đã nằm yên ở đáy bình, HS thường chỉ hiểu trong trường hợp này p > FA mà không chú ý là khi đã nằm yên ở đáy bình thì các lực tác dụng lên vật phải cân bằng nhau :
P = FA + F'
trong đó F' là lực của đáy bình tác dụng lên vật.
(Không đề cập đến trường hợp vật và đáy bình nhẵn tuyệt đối).
Trường hợp vật nằm yên trên mặt chất lỏng, HS thường cho rằng trong trường hợp này FA > p mà không thấy là khi vật đã nằm yên thì cấc lực tác dụng lên vật phải cân bằng nhau :
Fa = P
Tới đây, HS lại hay mắc sai lầm về giá trị độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét Fa trong khi áp dụng công thức FA = d.v. HS thường cho V là thể tích của vật, không thấy V chỉ là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng.
Do vậy HS cần lưu ý rằng :
+ Khi vật nằm yên, các lực tác dụng vào vật phải cân bằng nhau.
+ Khi vật nổi trên mặt chất lỏng thì FA = d.v với V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
TRONG SGK VÀ SBT
Cl. Một vật nằm ưong chất lỏng chịu tác dụng của ưọng lực p và lực đẩy Ác-si-mét
Fa. Hai lực này cùng phương, ngược chiều. Trọng lực p hướng từ trên xuống dưới còn lực FA hướng từ dưới lên trên.
b)P = FA ....đứng yên
(lo lửng trong chất lỏng).... Hình 12.1
C2. Có thể xảy ra ba trường hợp sau đây (Hình 12.1)
tp
P>FA
...chuyển động xuống duới (chim xuống đáy bình)....
c)P<Fa
....chuyển động lên trên (nổi lẻn mặt thoáng)....
C3. Miếng gỗ thả vào nước lại nổi vì trọng lượng riêng của miếng gỗ nhỏ hem trọng lượng riêng của nước.
C4. Khi miếng gỗ nổi trên mặt nước, trọng lượng của nó và lực đẩy Ác-si-mét cân bằng nhau, vì vật đứng yên thì hai lực này là hai lực cân bằng.
C5. Câu B.
p = dv.V Fa = d,.v
và dựa vào C2 ta có :
C6. Dựa vào gợi ý
Vật sẽ chìm xuống khi p > FA => dv > d/.
Vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng khi p = FA => dv = d/.
Vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng khi p dv < d/.
C7. Hòn bi làm bằng thép có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước nên bị chìm. Tàu làm bằng thép, nhưng người ta thiết kế sao cho có các khoảng trống để trọng lượng riêng của cả con tàu nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước, nên con tàu có thể nổi trên mặt nước.
C8. Thả một hòn bi thép vào thuỷ ngân thì bi thép sẽ nổi vì trọng lượng riêng của thép nhỏ hơn trọng lượng riêng của thuỷ ngân.
C9. FAm=FAn;
FAm < PM ’
Fan-Pn ỉ	Pm>Pn-
c.
Khi vật nổi trên chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét cân bằng với trọng lượng của vật nên lực đẩy Ác-si-mét trong hai trường hợp đó bang nhau (và bằng trọng lượng của vật).
Trọng lượng riêng của chất lỏng trong trường hợp thứ nhất nhỏ hơn trọng lượng riêng của chất lỏng trong trường hợp thứ hai.
Vì ta biết lực đẩy Ác-si-mét: FA = d]Vj (trường hợp 1).
Fa? = d2V2 (trường hợp 2).
Mà FAj = FA2 và Vj > v2 (theo hình 12.1 trong SBT).
(Vj, v2 là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ trong hai trường hợp). Cho nên dị < d2.
Lá thiếc mỏng được vo tròn lại, thả xuống nước thì chìm, vì trọng lượng riêng của lá thiếc lúc đó lớn hơn trọng lượng riêng của nước.
Lá thiếc mỏng đó được gấp thành thuyền, thả xuống nước lại nổi, vì trọng lượng riêng trung bình của thuyền nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước (thể tích của thuyền lớn hơn rất nhiều lần thể tích của lá thiếc vo tròn nên ^tb thuyền < đnước)-
Vật nổi trên chất lỏng khi trọng lượng của vật cân bằng với lực đẩy Ác-si-mét. Nhưng lực đẩy Ác-si-mét bằng trọng lượng của phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Từ hình 12.2 SGK, ta thấy FA Pj < P2. Do đó kết luận được mẩu thứ nhất là li-e, mẩu thứ hai là gỗ khô.
Do -lực đẩy Ác-si-mét trong cả hai trường hợp đều có độ lớn bằng trọng lượng của miếng gỗ và quả cầu, nên thể tích nước bị chiếm chỗ trong hai trường hợp đó cũng bằng nhau và mực nước trong bình không thay đổi.
Trọng lượng của sà lan có độ lớn bằng độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên xa lan. Do đó : p = FA = dV — 10 000.4.2.0,5 = 40 000 N.
Ta có : trọng lượng riêng của vật d = 26 000 N/m3 ; trọng lượng của vật ở trong nước Pn = 150 N ; trọng lượng riêng của nước dn = 10 000 N/m3.
Gọi p là trọng lượng của vật trong không khí, F là lực đẩy Ác-si-mét, ta có : PA = P-Pn hay	dnV = dV - Pn
Suy ra :	dV - dnV = Pn
V(d-dn) = Pn
V = —5^. d-dn
Vậy ở ngoài không khí, vật nặng :
p = v.d = -A-.d =	50	.26000 = 243,75N
d-dn 26000-10000
B. Vì dAg < dHg nên chiếc nhẫn nổi.
c.	12.10. c.	12.11. A. 12.12. c.
Lực nâng tác dụng vào phao khi dìm phao trong nước là :
F = FA - p = dn.Vp - 10 m= 10 000.25.10-3 - 50 = 200 N
Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên chai :
Fa = dn.v = 1,5.10-3.10 000 = 15 N Trọng lượng của chai:
p= 10 m = 10.0,25 = 2,5 N
Vậy để chai chìm trong nước, thì ta cần đổ vào chai một lượng nước có trọng lượng tối thiểu là :
P'=FA-P = 12,5 N
Do đó thể tích của nước cần đổ vào chai là :
V' = T- =	= 0,001 25m3= 1,25 ì
dn- 10000
Lực đẩy Ác-si-mét lớn nhất tác dụng lên xà lan là :
Fa = dn.v = 10 000.10.4.2 = 800 000 N
Trọng lượng tổng cộng của xà lan và kiện hàng là :
10.50 000 + 10.40 000 = 900 000 N
Vì p > Fa nên không thể đặt hai kiện hàng lên xà lan được.
Vì nước ở Biển Chết chứa nhiều muối nên trọng lượng riêng của nó lớn hơn trọng lượng riêng của cơ thể người, nhờ đó mà người có thể nổi trên mặt nước.
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
12a. Thả một vật hình cầu đặc có thể tích V vào chậu nước ta thấy vật chỉ bị chìm trong nước một phần ba, hai phần ba còn lại nổi trên mặt nước. Tính khối lượng riêng D của chất làm quả cầu. Biết khối lượng riêng của nước là Dn= 1000kg/m3.
12b. Một cái bình thông nhau gồm hai ống hình trụ giống nhau ghép liền đáy. Người ta đổ vào một ít nước sau đó bỏ vào trong nó một quả cầu bằng gỗ có khối lượng 40g thì thấy mực nước trong mỗi ống dâng cao 0,3 cm. Tính tiết diện ngang của ống của ống của bình thông nhau. Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/cm3.
12c. Một quả cầu có trọng lượng riêng dc = 8 200 N/m3, thể tích Vị = 100 m3, nổi trên mặt một bình nước. Người ta rót dầu vào phủ kín hoàn toàn quả cầu. Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nước khi đã đổ dầu. Cho trọng lượng riêng của dầu và của nước lần lượt là dd = 7 000 N/m3, dn = 10 000 N/m3.