73
Đặt viên bi sắt, ốc vít kim loại, nắp chai nhựa vào một cốc thủy tinh. Vì sao khi đổ nước vào cốc, có vật nổi lên, có vật lại không nổi lên?
Đặt viên bi sắt, ốc vít kim loại, nắp chai nhựa vào một cốc thủy tinh. Khi đổ nước vào cốc, có vật nổi lên, có vật lại không nổi lên do trọng lượng của chúng khác nhau.
73
Hãy biểu diễn các lực tác dụng vào viên bi, ốc vít kim loại, miếng xốp khi chúng ở vị trí như trong Hình 17.2.
Ta biểu diễn các lực tác dụng vào viên bi, ốc vít kim loại, miếng xốp khi chúng ở vị trí như trong Hình 17.2.
73
Hãy rút ra điều kiện để một vật chìm xuống hoặc nổi lên khi đặt trong chất lỏng.
Điều kiện để một vật chìm xuống hoặc nổi lên khi đặt trong chất lỏng:
- Vật sẽ nổi lên mặt thoáng khi: P < \(\mathrm{F_A}\).
- Vật sẽ chìm xuống đáy bình khi: P > \(\mathrm{F_A}\).
73
Mô tả sự thay đổi lực đẩy của nước lên quả bóng trong Hình 17.1 từ khi bắt đầu nhấn quả bóng vào nước, đến khi quả bóng chìm hoàn toàn trong nước.
Lực đẩy của nước tác dụng lên quả bóng sẽ tăng dần từ khi bắt đầu nhấn quả bóng vào nước đến khi quả bóng chìm hoàn toàn trong nước. Vì khi vừa nhấn quả bóng vào nước ta cảm nhận được lực đẩy của nước nhỏ và dễ dàng nhấn xuống nhưng khi nhúng chìm quả bóng xuống nước ta cần tác dụng một lực mạnh hơn, tay ta cảm nhận được lực đẩy của nước tác dụng lên quả bóng lớn hơn.
74
Dụng cụ:
- Một lực kế có giới hạn đo 2 N;
- Cân điện tử;
- Quả nặng bằng nhựa 130 g;
- Bình tràn; ống đong; giá thí nghiệm.
Tiến hành thí nghiệm:
- Treo quả nặng vào lực kế được móc trên giá thí nghiệm. Số chỉ của lực kế là P.
- Nhúng quả nặng vào bình tràn đựng đầy nước (Hình 17.4).
- Khi nước từ bình tràn chảy ra ống đong đạt giá trị 20 \(\mathrm{cm}^{3}\), đọc giá trị \(\mathrm{F_1}\) trên lực kế.
- Ghi giá trị lực đẩy Archimedes có độ lớn P – \(\mathrm{F_1}\)vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Dùng cân điện tử đo khối lượng nước từ bình tràn chảy ra ống đong và tính trọng lượng của lượng nước đó, ghi vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Tiếp tục nhúng quả nặng chìm xuống khi nước trong bình tràn chảy ra lần lượt là 40 \(\mathrm{cm}^{3}\), 60 \(\mathrm{cm}^{3}\), 80 \(\mathrm{cm}^{3}\), xác định độ lớn lực đẩy Archimedes và trọng lượng của lượng nước tràn ra tương ứng. Ghi vào vở theo mẫu Bảng 17.1.
- Thay nước bằng nước muối đặc và lặp lại thí nghiệm.
- So sánh trọng lượng của lượng chất lỏng tràn ra với lực đẩy Archimedes tương ứng.
Từ bảng số liệu ta có thể rút ra được kết luận gì về độ lớn lực đẩy Archimedes.
Các em tham khảo bảng số liệu minh họa dưới đây.
Trọng lượng của lượng chất lỏng tràn ra bằng với độ lớn lực đẩy Archimedes tương ứng.
Kết luận: Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng với trọng lượng nước bị vật chiếm chỗ.
75
Thả một viên đất nặn hình tròn nặng khoảng 100 g vào cốc nước, viên đất nặn sẽ chìm xuống đáy. Hãy tạo hình viên đất nặn này thành một vật có thể nổi được trên mặt nước. Vận dụng công thức định luật Archimedes, hãy giải thích vì sao cùng một viên đất nặn với hình dạng khác nhau lại có thể lúc thì chìm, lúc thì nổi.
Từ viên đất nặn các em nặn thành một chiếc thuyền, hình các con vật, hình các loại quả, … Khi tạo hình xong thả xuống mặt nước ta thấy với hình dạng khác nhau lại có thể lúc thì chìm, lúc thì nổi là do mỗi hình dạng khác nhau thì phần chìm xuống nước sẽ khác nhau, dẫn tới lực đẩy Archimedes tác dụng lên mỗi hình dạng sẽ khác nhau. Khi lực đẩy Archimedes lớn hơn trọng lượng của vật thì sẽ làm cho vật nổi lên và ngược lại khi lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng của vật thì sẽ làm cho vật chìm xuống.
75
Giải thích vì sao trong thí nghiệm mở đầu, nắp chai nhựa lại nổi lên còn viên bi, ốc vít kim loại vẫn nằm ở đáy cốc.
Giải thích thí nghiệm mở đầu:
- Nắp chai nhựa nổi lên vì trọng lượng của nó nhỏ hơn độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên nó.
- Viên bi, ốc vít kim loại chìm xuống đáy cốc là do trọng lượng của nó lớn hơn độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên nó.
75
Hãy so sánh trọng lượng riêng của vật và trọng lượng riêng của nước khi vật chìm, vật nổi.
Khi một vật nhúng ngập vào trong chất lỏng thì:
Trọng lượng của vật được tính bằng: P = \(\mathrm{d_v.V}\) (trong đó \(\mathrm{d_v}\) là trọng lượng riêng của chất làm vật, V là thể tích của vật) và \(\mathrm{F_A}=\mathrm{d_l.V}\) (trong đó \(\mathrm{d_l}\) là trọng lượng riêng của chất lỏng).
- Vật sẽ chìm xuống khi P > \(\mathrm{F_A}\) ⇒\(\mathrm{d_v.V}\) > \(\mathrm{d_l.V}\)⇒ \(\mathrm{d_v} > \mathrm{d_l}\)
- Vật sẽ nổi lên trên mặt chất lỏng khi P < \(\mathrm{F_A}\) ⇒\(\mathrm{d_v.V}\) < \(\mathrm{d_l.V}\)⇒ \(\mathrm{d_v} < \mathrm{d_l}\).
75
Ước tính được thể tích phần nước biển bị tàu chiếm chỗ khi biết trọng lượng riêng của nước biển, kích thước và khối lượng của con tàu.
Khi ta biết được các số liệu trọng lượng riêng của nước biển, kích thước và khối lượng của con tàu ta tính phần nước bị tàu chiếm chỗ theo công thức:
P = \(\mathrm{F_A}\)⇔m.g=\(\mathrm{d_l.V}\)⇒V=\(\frac{\mathrm{m.g}}{\mathrm{d_l}}\)
75
Giải thích được tại sao con tàu rất nặng mà vẫn nổi được trên mặt nước.
Con tàu rất nặng mà vẫn nổi được trên mặt nước vì trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.
