Bài tập về Lực đẩy Acsimet- Sự nổi bồi dưỡng HSG Vật lý 8

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (987 KB, 10 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Phương Pháp Giải:

- Dựa vào điều kiện cân bằng: “Khi vật cân bằng trong chất lỏng thì P = FA”

P: Là trọng lượng của vật, FA là lực đẩy acsimet tác dụng lên vật (FA = d.V).

Bài 1:Một khối gỗ hình hộp chữ nhật tiết diện S = 40cm2 cao h = 10 cm.Có khối lượng m = 160 g

a) Thả khối gỗ vào nước.Tìm chiều cao của phần gỗ nổi trên mặt nước. Cho khối lượng riêng của
nước là D0 = 1000 Kg/m3

b) Bây giờ khối gỗ được khoét một lỗ hình trụ ở giữa có tiết diện S = 4 cm2, sâu h và lấp đầy chì
có khối lượng riêng D2 = 11 300 kg/m3 khi thả vào trong nước người ta thấy mực nước bằng với mặt trên của
khối gỗ. Tìm độ sâu h của lỗ

Giải:

a) Khi khối gỗ cân bằng trong nước thì trọng lượng của khối gỗ cân bằng với lực đẩy Acsimet. Gọi x là
phần khối gỗ nổi trên mặt nước, ta có.

P = FA  10.m =10.D0.S.(h-x)

cm

S

D

m

6 .

-h

x





b) Khối gỗ sau khi khoét lổ có khối lượng là .
m1 = m - m = D1.(S.h - S. h)

h

S

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Với D1 là khối lượng riêng của gỗ:

h

S

m
.
D1 

h
S

.
.


)

Khối lượng m2 của chì lấp vào là: m2 D2S.h
Khối lượng tổng cộng của khối gỗ và chì lúc này là

M = m1 + m2 = m + (D2 -
Sh

m

).S.h

Vì khối gỗ ngập hồn tồn trong nước nên.

10.M=10.D0.S.h cm

S
h
S

m
D

m
h
S
D

5
,
5
)

.
(

.
=

h

==>

0 






Bài 2: Một cốc đựng hịn sỏi có khối lượng msỏi = 48 g, khối lượng riêng là Dsỏi= .103 kg/m3. Thả cốc này vào
bình hình trụ chứa chất lỏng có khối lượng riêng là D0 = 800 kg/m3 thì thấy độ cao cột chất lỏng trong bình là
H = 20 cm. Lấy hòn sỏi ra khỏi cốc (vẫn thả cốc ở trong bình) rồi thả vào bình thì mực nước trong bình lúc
này là h.

Cho tiết diên đáy của bình là S= 40 cm2 và hịn sỏi khơng thấm nước.

Hãy tính h = ?
Giải:

Lúc đầu (Hình vẽ 1) ta có:

Pcốc + Psỏi = FA = Vchìm.D0.g (1).

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Pcốc = FA’ = V’chìm. D0.g. (2).

Lấy (1) trừ cho (2) ta được:

Psỏi = (Vchìm – V’chìm).D0.g

 Vchìm – V’chìm =

g
D

Psoi

.
0

(3). Lấy g = 10m/s2.

Thay vào (3) ta được:
Vchìm – V’chìm = 6.10-4 (m3).

 Khi chưa thả hịn sỏi vào bình thì mực nước trong bình giảm 1 lượng:
h1 =

S
V
Vchim 'chim

= 5

4
10
.
40

10
.
6




= 1,5 (cm).

Tiếp theo khi thả hịn sỏi vào bình thì mực nước trong bình lại dâng lên một đoạn là:

h2 =
S
Vsoi

=
soi
soi

D
S

m

. = 0,6 (cm).

Do vậy khi lấy hòn sỏi ra khỏi cốc và thả vào
bình thì mực nước trong bình sẽ là:

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Bài 3:Một khối gỗ hình hộp chữ nhật, tiết diện là S = 200 cm2,cao h = 50 cm, được thả nổi trong một hồ
nước sao cho khối gỗ thẳng đứng. Tính cơng thực hiện để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ.

Biết: dgỗ = 8000 N/m3 ; dnước = 10000 N/m3 ;

Và nước trong hồ có độ sâu là H = 1 m.
Giải:

Thể tích của vật là: V = S.h = 0,01 m3.

Trọng lượng của vật là: P = V.dg = 0,01.8000 = 80 N.

Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật là: FA = P = 80 N.

Chiều cao phần vật chìm trong nước là: h1 =

S
d

F

n
A

. = 0,4 m.

 Chiều cao phần vật nổi trên mặt nước là: l = h – h1 = 0,5 – 0,4=0,1m.
Lực F cần tác dụng để vật ngập hoàn toàn trong nước là:

F + P = F’A  F = F’A – P = dn.S.h – dg.S.h.
 F = 0,02.0,5.(10000-8000) = 20 N.

Lực tác dụng lên vật để nhấn chìm vật ngập hồn tồn trong nước tăng dần từ 0 đến giá trị F. Nên công
tác dụng trong giai đoạn này là:

A1 = F
2
1

.l = 10.0,1 = 1 J.

Công tác dụng lên vật để nhấn chìm vật đến đáy bể là:
A2 = F.(H-h) = 20.0,5 = 10 J.

Vậy công tổng cộng cần tác dụng lên vật để nhấn chìm vật đến đáy hồ là:
A = A1 + A2 = 1 + 10 = 11 J.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Giải:

Nếu thả khối nước đá nổi (khơng buộc dây) thì khi nước đá tan hết, mực nước trong bình sẽ thay đổi không
đáng kể.

Khi buộc bằng dây và dây bị căng chứng tỏ khối nước đá đã chìm sâu hơn so với khi thả nổi một thể tích V,
khi đó lực đẩy Ac-si-met lên phần nước đá ngập thêm này tạo nên sức căng của sợi dây.

Ta có: FA = 10.V.D = F

<=> 10.S.h.D = F (với h là mực nước dâng cao hơn so với khi khối nước đá thả nổi)
=> h = F/10.S.D = 0,1(m)

Vậy khi khối nước đá tan hết thì mực nước trong bình sẽ hạ xuống 0,1m

Bài 5: Một khối gỗ hình lập phương có cạnh 12cm nổi giữa mặt phân cách của dầu và nước, ngập hồn 
tồn 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.V

Lực đẩy Acsimét lên phần chìm trong dầu:
F1=10D1.V1

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

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

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 6:Một khối gỗ hình hộp lập phương có cạnh a = 10cm được thả vào trong nước. Phần khối gỗ nổi trên
mặt nước có độ dài l0 = 3cm.

a. Tính khối lượng riêng của gỗ. Biết trọng lượng riêng của nước là dn = 10.000N/m3.

b. Nối gỗ vào một vật nặng có khối lượng riêng dvật = 1.200kg/m3 bằng sợi dây mảnh (có khối lượng

khơng đáng kể) qua tâm của mặt dưới khối gỗ ta thấy phần nổi của khối gỗ có chiều dài là l1 = 1cm. Tìm khối

lượng mv của vật nặng và lực căng T của sợi dây.

Giải :

a. Thể tích của khối gỗ: Vg = a3 = 0,13 =10-3m3

Diện tích đáy của khối gỗ : S = a2 = 10-2m2

Thể tích của phần chìm của khối gỗ: Vc = 10-2(0,1 – 0,03) = 7.10-4m3

Lực đẩy Ac - si- mét do nước tác dụng lên khối gỗ là: FA = Vcdn
Trọng lượng của khối gỗ Pg = Vgdg

Vì khối gỗ nổi nên : FA = Pg Vcdn = Vgdg
4 4

3
3

7 10 10

7.000 /
10

c n

g
g
V d

d N m

V



 

    . Vậy, Dg = 700kg/m3

b. Khi nổi, khối gỗ và vật nặng chịu 4 lực tác dụng lên chúng.

Đó là Pg, Pvật, FAg và FAvật (hình vẽ). Khi chúng cân bằng thì Pg + Pvật = FAg + FAvật

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

 VgDg+ VvậtDvật = Dn(Vchìm gỗ + Vvật)
 VgDg+ mvật = DnVchìm gỗ + Dn

vat
vat
D
m

 n n chimgo g g

V
D
V

D

D  








vat
vat
D
1

m mvật(1- n
vat

D

D ) = Dn.Vchìm gỗ - VgDg

mvật =

3 2 2 3

10 (10 1).10 .10 10 .700
1000

(1 )

1200

n chimgo g g

n
vat

D V V D
D
D
  
  



=
1 1
1
9.10 7.10
2.10 .6
1
6
 

 

mv = 1,2kg

Sức căng dây T, các lực tác dụng vào khối gỗ Pg, T và FAg và Pg + T = FAg

 10VgDg+ T = 10DnVchìm gỗ
 T = 10DnVchìm gỗ - 10VgDg

= 10.1000.(10-1).10-2.10-2 - 10.700.10-3

=104.9.10-4 - 7 = 9 - 7 = 2 (N)

Bài 7: Hai quả cầu đặc có thể tích mỗi quả là V = 100m3 được nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ khơng co
giãn thả trong nước (hình vẽ).

Khối lượng quả cầu bên dưới gấp 4 lần khối lượng quả
cầu bên trên. khi cân bằng thì 1/2 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

Cho biết khối lượng của nước là D0 = 1000kg/m3

Giải

a) Vì 2 quả cầu có cùng thể tích V,
mà P2 = 4 P1 => D2 = 4.D1

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

P1 + P2 = FA + F’A => (2)
2
3

D1  2  D0

Từ (1) và (2) suy ra: D1 = 3/10 D0 = 300kg/m3

D2 = 4 D1 = 1200kg/m3

B) Xét từng quả cầu:

- Khi quả cầu 1 đứng cân bằng thì: FA = P1 + T

- Khi quả cầu 2 đứng cân bằng thì: F’A = P2 - T

Với FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1

=>











A
A

F
T
P

'
4

2
'

1
1

=> 5.T = F’A =>

5
F'A


T = 0,2 N

Bài 8: Một cục nước đá nổi trong một cốc nước. Hỏi khi cục nước đá tan hết thì mực nước trong cốc thay đổi 
như thế nào ? Giải thích ?

Giải: Mực nước trong cốc khơng thay đổi.

Giải thích:

Khi cục nước đá nổi trên mặt nước thì lực đẩy Acsimet tác dụng lên nó là FA= P = 10D Vn c. (Vclà
thể tích phần cục nước đá ngập trong nước).

Khi cục nước đá tan hết thành nước thì trọng lượng của nó khơng đổi và P = 10D Vn . (V là
thể tích nước do cục nước đá tan ra).

Ta có : 10D Vn c= 10D Vn  Vc = V

Do đó thể tích cục nước đá ngập trong nước đúng bằng thể tích nước do cục nước đá tan ra nên mực
nước trong cốc không thay đổi.

Bài 9: Trong bình hình trụ tiết diện S0 chứa nước, mực nước trong bình có chiều cao H = 20 cm. Người ta
thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong bình thì mực nước dâng lên
một đoạn h = 4 cm.

a) Nếu nhấn chìm thanh trong nước hồn tồn thì mực nước sẽ dâng cao bao nhiêu so với đáy? Cho

F’A

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

D0 = 1 g/cm3.

b) Tìm lực tác dụng vào thanh khi thanh chìm
hồn tồn trong nước. Cho thể tích thanh là 50 cm3.

Giải: a) Gọi S và l là tiết diện và chiều dài của thanh.

Trọng lượng của thanh là P = 10.D.S.l.

Khi thanh nằm cân bằng, phần thể tích nước dâng
lên cũng chính là phần thể tích V1 của thanh chìm

trong nước. Do đó V1 = S0.h.
Do thanh cân bằng nên P = FA

hay 10.D.S.l = 10.D0.S0.h => l = h
S
S
D
D


.
. 0

0 (1)

Khi thanh chìm hồn tồn trong nước, nước dâng lên 1 lượng bằng thể tích của thanh.
Gọi H là phần nước dâng lên lúc này ta có: S.l = S0. H (2).

Từ (1) và (2) suy ra H = h

D

D 

.
0

Và chiều cao của cột nước trong bình lúc này là

cm.
25
.

H'    0  
h
D
D
H

H

c) Lực tác dụng vào thanh
F = FA’ – P = 10. V.(D0 – D)

F = 10.50.10-6.(1000 - 800) = 0,1 N.

H
h

H S

F’A

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, 
giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.

I.

Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng
các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường
PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng
TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II.

Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS THCS lớp 6,
7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ
thi HSG.

- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng 5 phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho
học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam 
Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đơi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia.

III.

Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn
học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo
phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

</div>

Bài tập về Lực đẩy Acsimet- Sự nổi bồi dưỡng HSG Vật lý 8

<i><b>Phương Pháp Giải: </b></i>

<i>cm</i>

<i>S</i>

<i>D</i>

<i>m</i>

6

.

-h

x







<b>I.</b>

<b>Luyện Thi Online </b>

<b>II.</b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

<b>III.</b>

<b>Kênh học tập miễn phí </b>

<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về