Một khối gỗ hình trụ tiết diện S = 200 cm2, chiều cao h = 50 cm cótrọng lượng riêng d0= 9000 N/m3được thả nổi thẳng đứng trong nước sao cho đáysong song với mặt thoáng. Trọng lượng riêng của nước là d1= 10 000 N/m3.a) Tính chiều cao của khối gỗ ngập trong nước.b) Người ta đổ vào phía trên nước một lớp dầu sao cho dầu vừa ngập khốigỗ. Tính chiều cao lớp dầu và chiều cao phần gỗ ngập...
Đọc tiếp
Một khối gỗ hình trụ tiết diện S = 200 cm2, chiều cao h = 50 cm cótrọng lượng riêng d0= 9000 N/m3được thả nổi thẳng đứng trong nước sao cho đáysong song với mặt thoáng. Trọng lượng riêng của nước là d1= 10 000 N/m3.a) Tính chiều cao của khối gỗ ngập trong nước.b) Người ta đổ vào phía trên nước một lớp dầu sao cho dầu vừa ngập khốigỗ. Tính chiều cao lớp dầu và chiều cao phần gỗ ngập trong nước lúc này. Biếttrọng lượng riêng của dầu là d3= 8000N/m3.c) Tính công tối thiểu để nhấc khối gỗ ra khỏi dầu.
Đề bài như thế này thì
....! Lớp 8 khổ quá
Giải:
Gọi \(x\) là chiều cao phần vật ngập trong nước
Ta có:
\(F_A=P\Leftrightarrow d.S.x=d_0.S.h\)
\(\Rightarrow x=\dfrac{d_0}{d_1}.h=45\left(cm\right)\)
b) Gọi lực đẩy Ác-si-mét của nước tác dụng lên vật là \(F_{Al}\) của dầu tác dụng lên vật là \(F_{A2},\) chiều cao vật ngập trong nước là \(y\) thì chiều cao phần dầu là \(h-y\)
Ta có:
\(P=F_{Al}+F_{A2}\)
\(\Leftrightarrow d_0.S.h=d_1.S.y+d_2.S.\left(h-y\right)\)
\(\Rightarrow y=\dfrac{d_0.h-d_2.h}{d_1-d_2}=25\left(cm\right)\)
\(\Rightarrow\) Chiều cao lớp dầu là:
\(h-y=25\left(cm\right)\)
c) Ta xét công trong hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Bắt đầu kéo đến khi vật vừa ra khỏi nước: Lúc này chiều cao phần vật ngập trong nước giảm dần đến \(0\left(cm\right)\) nên lực kéo phải tăng dần từ \(0\left(N\right)\) đến: \(F_1=F_{Al}=d_1.S.y=50\left(N\right)\) Quãng đường kéo là: \(S_1=y=0,25\left(m\right)\) Công thực hiện là: \(A_1=\dfrac{1}{2}\left(0+F_1\right).S_1=6,25\left(J\right)\) Giai đoạn 2: Tiếp đó đến khi vật vừa ra khỏi dầu:Lúc này chiều cao phần vật ngập trong dầu giảm dần từ \(h-y\) đến \(0\) nên lực đẩy Ác-si-mét giảm dần từ \(F_{A2}=d_2.S.\left(h-y\right)=40\left(N\right)\) đến \(0\left(N\right)\) nên lực kéo vật phải tăng dần từ \(F_1\) đến \(F_2=F_{Al}+F_{A2}=90\left(N\right)\) (cũng bằng trọng lượng \(P\) của vật)
Quãng đường kéo vật là:
\(S_2=h-y=0,25\left(m\right)\)
Công thực hiện là:
\(A_2=\dfrac{1}{2}\left(F_1+F_2\right).S_2=11,25\left(J\right)\)
Tổng công thực hiện là:
\(A=A_1+A_2=17,5\left(J\right)\)
Gọi xx là chiều cao phần vật ngập trong nước
Ta có:
FA=P⇔d.S.x=d0.S.hFA=P⇔d.S.x=d0.S.h
⇒x=d0d1.h=45(cm)⇒x=d0d1.h=45(cm)
b) Gọi lực đẩy Ác-si-mét của nước tác dụng lên vật là FAlFAl của dầu tác dụng lên vật là FA2,FA2, chiều cao vật ngập trong nước là yy thì chiều cao phần dầu là h−yh−y
Ta có:
P=FAl+FA2P=FAl+FA2
⇔d0.S.h=d1.S.y+d2.S.(h−y)⇔d0.S.h=d1.S.y+d2.S.(h−y)
⇒y=d0.h−d2.hd1−d2=25(cm)⇒y=d0.h−d2.hd1−d2=25(cm)
⇒⇒ Chiều cao lớp dầu là:
h−y=25(cm)h−y=25(cm)
c) Ta xét công trong hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Bắt đầu kéo đến khi vật vừa ra khỏi nước: Lúc này chiều cao phần vật ngập trong nước giảm dần đến 0(cm)0(cm) nên lực kéo phải tăng dần từ 0(N)0(N) đến: F1=FAl=d1.S.y=50(N)F1=FAl=d1.S.y=50(N) Quãng đường kéo là: S1=y=0,25(m)S1=y=0,25(m) Công thực hiện là: A1=12(0+F1).S1=6,25(J)A1=12(0+F1).S1=6,25(J) Giai đoạn 2: Tiếp đó đến khi vật vừa ra khỏi dầu:Lúc này chiều cao phần vật ngập trong dầu giảm dần từ h−yh−y đến 00nên lực đẩy Ác-si-mét giảm dần từ FA2=d2.S.(h−y)=40(N)FA2=d2.S.(h−y)=40(N)đến 0(N)0(N) nên lực kéo vật phải tăng dần từ F1F1 đến F2=FAl+FA2=90(N)F2=FAl+FA2=90(N) (cũng bằng trọng lượng PP của vật)
Quãng đường kéo vật là:
S2=h−y=0,25(m)S2=h−y=0,25(m)
Công thực hiện là:
A2=12(F1+F2).S2=11,25(J)A2=12(F1+F2).S2=11,25(J)
Tổng công thực hiện là:
A=A1+A2=17,5(J) vậy...