Question

[Șáṭ Ṯḩầɳ]

Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có độ cao H = 15cm. người ta thả vào bình 1 thanh đồng chất tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong nước thì mực nước dâng thêm 1 đoạn là h = 8cm, tính công để nhấn chìm thanh biết thanh có chiều dài l = 20cm, tiết diện S' = 10cm²

( bài này mình biết làm nhưng ko biết cách trình bày, mấy bạn trình bày đẹp giúp mình nhé )

Answer 1

[Kim Tại Hưởng]

a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh S là S' và L. Ta có trọng lượng của thanh S là

P = 10.D2.S'.L

Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần thanh sắt chìm trong nước

V = ( S - S' ).h

Lực đẩy acsimet tác dụng lên thanh S

F1 = 10.D1.( S - S' ).h

Do thanh sắt ở trạng thái cân bằng nên P = F1

=> 10.D2.S'.L = 10.D1.( S - S' ).h

<=> L = [ D1/D2 ].[ ( S - S' )/S' ].h (*)

Khi thanh sắt bị nhấn chìm hoàn toàn trong nước thì thể tích nước dâng lên = thể tích thanh.

Gọi Vo là thể tích thanh sắt ta có Vo = S'.L

Thay (*) vào ta có

Vo = D1/D2.( S - S' ).h

Khi đó; mực nước dâng lên 1 đoạn ∆h so với khi chưa thả thanh sắt vào

∆h = Vo/( S - S' ) = D1/D2.h

=> Chiều cao cột nước khi nhúng hoàn toàn thanh sắt là

H' = H + ∆h = H + D1/D2.h

Thay D1 = 1g/cm³ và D2 = 0,8g/cm³ ( Tra bảng SGK lí 8 ) vào ta có

H' = 15 + 10 = 25

b) Lực tác dụng lên thanh đồng lúc nhấn chìm gồm P; Lực đẩy Acsimet F2; và lực đẩy F chìm xuống, do thanh sắt cân bằng nên ta có

F = F2 - P = 10.D1.Vo - 10.D2.S'.L

mà Vo = S'.L

=> F = 10.S'.L( D1 - D2 ) = 2.S'.L = 2.0,2.0,1 = 0,4 N

Từ (*) => S = [ ( D2/D1 )( L/h ) + 1 ].S' = 3.S' = 30 cm²

Do đó; khi thanh đi thêm vào nước 1 đoạn x thì ∆V = x.S' thì nước dâng thêm 1 đoạn:

y = ∆V/( S - S' ) = ∆V/2S' = x/2

Mặt khác, nước dâng thêm do với lúc đầu một đoạn

∆h - h = ( D1/D2 - 1 ).h = 2 cm

=> x/2 = 2 => x = 4

Vậy thanh đồng đã di chuyển được quãng đường dài x + x/2 = 4 => x = 8/3 cm

Và lực tác dụng tăng từ 0 → F = 0,4 N => công thực hiện là

A = 1/2.F.x = 1/2.0,4.8/3.10‾ ² = 5,33.10‾ ² J