Question

Một đĩa thép hình trụ đồng chất có bán kính R=4cm, khối lượng 500 gam nằm ở đáy một bể nước như hình vẽ 10. Biết độ sâu của nƣớc trong bể là h=0,5 m, khối lượng riêng của nước là 1g/cm³, khối lượng riêng của thép là 7,8 g/cm³ và áp suất khí quyển là 10⁵N/m². Tính lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể 

Answer 1

Để tính lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể, ta sẽ sử dụng nguyên lý Pascal và công thức tính áp suất.

Theo nguyên lý Pascal, áp suất được truyền đều trong chất lỏng. Vì vậy, áp suất tại đáy đĩa thép và áp suất tại đáy bể nước phải bằng nhau.

Áp suất tại đáy đĩa thép:
P1 = P0 + ρgh1

Áp suất tại đáy bể nước:
P2 = P0 + ρgh2

Trong đó:
P0 là áp suất khí quyển (105N/m2)
ρ là khối lượng riêng của nước (1g/cm3 = 1000kg/m3)
g là gia tốc trọng trường (10m/s2)
h1 là độ sâu từ đáy bể đến đáy đĩa thép (h1 = 0)
h2 là độ sâu từ đáy bể đến mặt nước (h2 = 0.5m)

Với các giá trị trên, ta có:
P1 = P0 + ρgh1 = 105N/m2 + 1000kg/m3 * 10m/s2 * 0m = 105N/m2
P2 = P0 + ρgh2 = 105N/m2 + 1000kg/m3 * 10m/s2 * 0.5m = 155N/m2

Do áp suất tại đáy đĩa thép và áp suất tại đáy bể nước phải bằng nhau, ta có:
P1 = P2
105N/m2 = 155N/m2

Vậy, lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể là 155N.