Có một cái vại , đáy hình tròn diện tích S1 = 1200 cm vuông và một cái thớt gỗ mặt hình tròn diện tích S2= 800 cm khối bề dày h= 6 cm . Phải rót nước vào vại tới độ cao ít nhất là bao nhiêu để khi thả nhẹ thớt vào vại thì thớt nổi được? Cho khối lượng riêng của nước và gỗ là D1 = 1000 kg/m khối và D2 = 600kg/ m khối
Đổi: 1200 cm2 = 0,12 m2 , 800 cm2 = 0,08 m2, 6 cm = 0,06 m
Thể tích của thớt là:
Vg = S2 . h = 4,8 . 10 −3(m3)
Ta có: Trọng lượng riêng của gỗ và nước lần lượt là:
dg = 6000 N/m3 , dn = 10000 N/m3
Vì thớt gỗ nổi => FA = Pg
<=>dn .Vcc = dg . Vg => Vcc = \(\frac{dg . Vg}{dn}\) = 2,88 . 10−3 (m3)
Thể tích nước bị chiếm chỗ chính là thể tích phần chìm trong nước của thớt gỗ.
=> Chiều cao thớt chìm trong nước là:
hc = \(\frac{Vcc}{S2}\) = 0,036 (m)
Để thớt gỗ nổi được thì chiều cao mực nước trong vại phải tối thiểu bằng chiều cao phần chìm trong nước của thớt, tức là
hv = hc = 0,036 (m)
=> Thể tích nước tối thiểu cần rót vào là:
V = hv . S1 = 4,32 . 10 −3 (m3) = 4320 (cm3)
Khi thớt nổi, thể tích nước bị chiếm chỗ (V') có trọng lượng bằng trọng lượng thớt: V'd = V2d2
hay V'D1 = V2D2; V' = S2h'; V2 = S2h
Ta suy ra độ cao của phần thớt chìm trong nước: h' = h(D2/ D1) = 3,6 cm
Sau khi thả thớt vào, nếu độ cao của nước trong vại là h' thì thớt bắt đầu nổi được. Thế tích của nước ít nhất sẽ là: V1 = h'(S1 - S2) = h1S1
Từ đó suy ra: h1 = ((S1 - S2)/S1)h' = 1,2 cm
