Trong bình đựng 2 chất lỏng không chộn lẫn có trọng lượng riêng \(d_1=12000N\text{/}m^3\) và \(8000N\text{/}m^3\). Một khối gỗ lập phương có cạnh \(a=20cm\) có trọng lượng riêng \(d=9000N\text{/}m^3\) được thả vào chất lỏng .
a) Tìm chiều cao phần khối gỗ trong chất lỏng \(d_1\).
b) Tỉnh công để nhất chìm khối gỗ hoàn toàn trong chất lỏng \(d_1\)
Do d2 < d < d1 nên khối gỗ nằm ở mặt phân cách giữa hai chất lỏng
Gọi x là chiều cao của khối gỗ trong chất lỏng d1. Do khối gỗ nằm cân bằng nên:
\(P=F_1+F_2\)
\(\Rightarrow da^3=d_1xa^2+d_2\left(a-x\right)a^2\)
\(\Rightarrow da^3=\left[\left(d_1-d_2\right)x+d_2a\right]a^2\)
\(\Rightarrow x=\dfrac{d-d_2}{d_1-d_2}.a\)
\(\Rightarrow x=\dfrac{9000-8000}{12000-8000}.20\)
\(\Rightarrow x=5cm\)
Khi nhấn chìm khối gỗ vào chất lỏng d1 thêm một đoạn y, ta cần tác dụng một lực F bằng:
Vs: \(F=F_1+F_2-P\left(1\right)\)
\(F_1=d_1a^2\left(x+y\right)\left(2\right)\)
\(F_2=d_2a^2\left(a-x-y\right)\left(3\right)\)
Từ (1)(2)(3) ta cs:
Ở vị trí cân bằng ban đầu (y = 0) ta cs: F0 = 0
Ở vị trí khối gỗ chìm hoàn toàn trong chất lỏng d1 (y = a – x). Ta cs:
\(F_c=\left(d_1-d_2\right)a^2\left(a-x\right)\)
\(F_c=\left(12000-8000\right)20^2\left(20-5\right)\)
\(F_c=24N\)
Do bỏ qua sự thay đổi mực nước nên khối gỗ di chuyển được một quãng đường y = 15cm
Công thực hiện được:
\(A=\left(\dfrac{F_0+F_c}{2}\right)y\)
(Thay số vào)
\(\Rightarrow A=1,8J\)
