Bài 12: Sự nổi

Bài 12: SỰ NỔI

12.1. Khi vật nổi trên chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét có cường độ.

A. bằng trọng lượng của phần vật chìm trong nước.

B. bằng trọng lượng của phần nước bị vật chiếm chỗ.

C. bằng trọng lượng của vật .

D. bằng trọng lượng riêng của nước nhân với thể tích của vật.

Đáp án: B

12.2. Cùng một vật, nổi trên hai chất lỏng khác nhau (H.12.1). Hãy so sánh lực đẩy Ác-si-mét trong hai trường hợp đó. Trọng lượng riêng của chất lỏng nào lớn hơn? Tại sao?

Đáp án: Khi vật nổi trên chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét cân bằng với trọng lượng của vật nên lực đẩy Ác-si-mét trong hai trường hợp đó bằng nhau (và bằng trọng lượng của vật).

Trọng lượng riêng của chất lỏng trong trường hợp thứ nhất lớn hơn trọng lượng riêng trong trường hợp thứ hai.

Vì ta biết lực đẩy Ác-si-mét F_A1=d₁V₁ (trường hợp 1), F_A2=d₂V₂ (trường hợp 2).

Mà F_A1=F_A2 và V₁>V₂ (nhìn thấy trên hình 12.1 trong SBT).

(V₁, V₂ là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ trong hai trường hợp). Do đó, d₁<d₂.

12.3. Tại sao một lá thiếc mỏng, vo tròn lại rồi thả xuống nước thì chìm, còn gấp thành thuyền thả xuống nước lại nổi?

Đáp án: Lá thiếc mỏng được vo tròn lại, thả xuống nước thì chìm, vì trọng lượng riêng của lá thiếc lúc đó lớn hơn trọng lượng của nước.

Lá thiếc đó được gấp thành thuyền, thả xuống nước lại nổi, vì trọng lượng riêng trung bình của thuyền nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước (thể tích của thuyền lớn hơn rất nhiều lần thể tích của lá thiếc vo tròn nên trọng lượng riêng trung bình của thuyền nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước).

12.4. Hình 12.2. vẽ hai vật giống nhau vẽ hình dạng và kích thước nổi trên nước. Một làm bằng li-e (khối lượng riêng 200kg/m³) và một làm bằng gỗ khô (khối lượng riêng 600kg/m³). Vật nào là li-e? vật nào là gỗ khô? Giải thích.

Đáp án: Vật nổi trên chất lỏng khi trọng lượng của vật cân bằng với lực đẩy Ác-si-mét. Nhưng lực đẩy Ác-si-mét bằng trọng lượng của phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Khối lượng riêng của vật càng nhỏ hơn so với khối lượng riêng của chất lỏng thì phần vật chìm trong chất lỏng sẽ càng nhỏ. Theo bài ra thì mẫu thứ nhất là li-e, mẫu thứ 2 là gỗ khô.

12.5. Gắn một quả cầu bằng chì vào giữa mặt đang nổi trên mặt nước của một miếng gỗ (H.12.3). Nếu quay ngược miếng gỗ cho quả cầu nằm ngang trong nước thì mực nước có thay đổi không? Tại sao?

Đáp án: Do lực đẩy Ác-si-mét trong cả hai trường hợp đều có độ lớn bằng trọng lượng của miếng gỗ và quả cầu, nên thể tích nước bị chiếm chỗ trong hai trường hợp đó cũng bằng nhau và mực nước trong bình không thay đổi.

12.6. Một chiếc sà lan có dạng hình hộp dài 4m, rộng 2m. Xác định trọng lượng của sà lan biết sà lan ngập sâu trong nước 0,5m. Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³.

Đáp án: Trọng lượng của sà lan có độ lớn bằng độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên sà lan. P=F_A=dV=10000.4.2.0,5=40000N.

12.7. Một vật có trọng lượng riêng là 26000N/m³. Treo vật vào một lực kế rồi nhúng vật nhập vào trong nước thì lực kế chỉ 150N. Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³ .

Đáp án: Ta có d=26000N/m³, P_n=150N, d_n=10000N/m³. Tính P=?

Nhúng chìm vật trong nước, vật chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét nên vật nhẹ hơn ngoài không khí. Vì lực đẩy Ác-si-mét chính là hiệu số giữa trọng lượng của vật ở ngoài không khí với trọng lượng của vật ở trong nước nên: F_A=P-P_n

Trong đó F_A là lực đẩy Ác-si-mét, P là trọng lượng của vật ở trong không khí, P_n là trọng lượng của vật ở trong nước.

Hay d_nV=dV-P_n. Ở đây V là thể tích của vật, d_n là trọng lượng riêng của nước, d là trọng lượng riêng của vật.

Suy ra: dV-P_nV=P_n ↔ V(d-d_n)=P_n ↔V=P_n/(d-d_n).

Vậy ở ngoài không khí vật nặng : P=V.d=(P_n.d)/(d-d_n)=243,75 N

12.8. Nếu thả một chiếc nhẫn đặc bằng bạc (Ag) vào thủy ngân (Hg) thì

A. nhẫn chìm vì d_Ag < d_Hg                  

B. nhẫn nổi vì d_Ag < d_Hg

C. nhẫn chìm vì d_Ag < d_Hg                  

B. nhẫn nổi vì d_Ag < d_Hg

12.9. Thả một vật đặc có trọng lượng riêng d_v, vào một bình đựng chất lỏng có trọng lượng riêng là d_l thì

A. vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên lơ lửng trong chất lỏng khi d_V > d_l

B. vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên một phần mặt chất lỏng khi d_V = d_l

C. vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nằm im tại đáy khi d_V > d_l

D. vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên một nửa trên mặt chất lỏng khi d_V = 2d_l  

Đáp án: C

12.10. Cùng một vật được thả vào bốn bình đựng bốn chất lỏng khác nhau (H.12.4). Hãy dựa vào hình vẽ hãy so sánh trọng lượng riêng của các chất lỏng

A. d₁ > d₂ > d₃ > d₄               

B. d₄ > d₁ > d₂ > d₄

C. d₃ > d₂ > d₁ > d₄                

B. d₄ > d₁ > d₃ > d₂

12.11. Hai vật 1 và 2 có cùng thể tích được thả vào một bình đựng nước. Vật 1 chìm xuống đáy bình, vật 2 lơ lửng trong nước. Nếu gọi P₁ là trọng lượng của vật 1, F₁ là lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật 1; P₂ là trọng lượng của vật 2, F₂ là lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật 2 thì

A. F₁ = F₂ và P₁ > P₂              

B. F₁ > F₂ và P₁ > P₂

C. F₁ = F₂ và P₁ = P₂              

B. F₁ < F₂ và P₁ > P₂

Đáp án: A

12.12. Dùng tay ấn một quả cầu rỗng bằng kim loại xuống đáy một bình đựng nước. Khi bỏ tay ra, quả cầu từ từ nổi lên và nổi một phần trên mặt nước. Hiện tượng trên xảy ra vì

A. trọng lượng riêng của chất làm quả cầu nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.

B. lực đẩy Ác-si-mét luôn bằng trọng lượng của quả cầu

C. lực đẩy Ác-si-mét mới đầu lớn hơn trọng lượng quả cầu, sau đó nhỏ dần tới nhỏ hơn trọng lượng của quả cầu.

12.13. Một phao bơi có thể tích 25dm³ và khối lượng 5kg, hỏi lực năng tác dụng vào phao khi dìm phao trong nước? Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³

12.14. Một chai thủy tinh có thể tích 1,5 lít và khối lượng 250g. Phải đổ vào chai ít nhất bao nhiêu nước để chìm nó trong nước? Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³

12.15. Một xà lan có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước 10m x 4m x 2m. Khối lượng của xà lan và các thiết bị đặt trên xà lan bằng 50 tấn. Hỏi có thể đặt vào xà lan hai kiện hàng, mỗi kiện nặng 20 tấn không? Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³

12.16. Đố vui. Hàng năm có rất nhiều du khách đến thăm Biển Chết (nằm giữa I-xra-ren và Gioóc-đa-ni) Biển mang tên này, vì nước ở đây rất mặn, khiến các sinh vật biển không thể sinh sống được.

Người ta đến thăm Biển Chết không phải chỉ vì phong cảnh mà còn vì một điều kỳ lạ là mọi người có thể nổi trên mặt biển dù không biết bơi (H.12.5). Em hãy giải thích tại sao?