BÀi 1 : Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa ns có chiều cao là H=15cm. Người ta thả vào bình một thanh đòng có tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nc có chiều cao h=8cm.
a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toan thi mức nước sẽ cao bn? (Bt D của nc và thanh đồng lần luớt là D1=1g/cm3, D2=0,8g/cm3 )
b) Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh ,bt thanh có chiều dài l=20cm,tiết diện S'=10cm2 .
a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh S là S' và L. Ta có trọng lượng của thanh S là
P = 10.D2.S'.L
Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần thanh sắt chìm trong nước
V = ( S - S' ).h
Lực đẩy acsimet tác dụng lên thanh S
F1 = 10.D1.( S - S' ).h
Do thanh sắt ở trạng thái cân bằng nên P = F1
=> 10.D2.S'.L = 10.D1.( S - S' ).h
<=> L = [ D1/D2 ].[ ( S - S' )/S' ].h (*)
Khi thanh sắt bị nhấn chìm hoàn toàn trong nước thì thể tích nước dâng lên = thể tích thanh.
Gọi Vo là thể tích thanh sắt ta có Vo = S'.L
Thay (*) vào ta có
Vo = D1/D2.( S - S' ).h
Khi đó; mực nước dâng lên 1 đoạn ∆h so với khi chưa thả thanh sắt vào
∆h = Vo/( S - S' ) = D1/D2.h
=> Chiều cao cột nước khi nhúng hoàn toàn thanh sắt là
H' = H + ∆h = H + D1/D2.h
Thay D1 = 1g/cm³ và D2 = 0,8g/cm³ ( Tra bảng SGK lí 8 ) vào ta có
H' = 15 + 10 = 25
b) Lực tác dụng lên thanh đồng lúc nhấn chìm gồm P; Lực đẩy Acsimet F2; và lực đẩy F chìm xuống, do thanh sắt cân bằng nên ta có
F = F2 - P = 10.D1.Vo - 10.D2.S'.L
mà Vo = S'.L
=> F = 10.S'.L( D1 - D2 ) = 2.S'.L = 2.0,2.0,1 = 0,4 N
Từ (*) => S = [ ( D2/D1 )( L/h ) + 1 ].S' = 3.S' = 30 cm²
Do đó; khi thanh đi thêm vào nước 1 đoạn x thì ∆V = x.S' thì nước dâng thêm 1 đoạn:
y = ∆V/( S - S' ) = ∆V/2S' = x/2
Mặt khác, nước dâng thêm do với lúc đầu một đoạn
∆h - h = ( D1/D2 - 1 ).h = 2 cm
=> x/2 = 2 => x = 4
Vậy thanh đồng đã di chuyển được quãng đường dài x + x/2 = 4 => x = 8/3 cm
Và lực tác dụng tăng từ 0 → F = 0,4 N => công thực hiện là
A = 1/2.F.x = 1/2.0,4.8/3.10‾ ² = 5,33.10‾ ² J
