BÀI 12. SỰ NỔI
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Điều kiện để vật nổi, vật chìm
Một vật có trọng lượng P được nhúng vào trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét FA:
- Vật chuyển động lên mặt chất lỏng khi FA > P.
- Vật lơ lửng trong chất lỏng khi FA = P.
- Vật chuyển động xuống dưới khi FA < P.
2. Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét khi vật nổi trên mặt thoảng của chất lỏng
Khi vật nổi trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét: FA = d.V, trong đó V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng (không phải là thể tích của vật), d là trọng lượng riêng của chất lỏng.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Sự nổi – Xác định lực đẩy Ác-si-mét bằng lực kế
- Để xác định lực đẩy Ác-si-mét bằng lực kế, cần biết khi cần bằng trong chất lỏng thì trọng lượng của vật cân bằng với lực kéo của lực kế và lực đẩy Ác-si-mét:
P = F + FA suy ra FA = P – F
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 43 SGK Vật Lí 8):
Một vật ở trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của những lực nào, phương và chiều của chúng có giống nhau không?
Trả lời:
Vật nằm trong chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ácsimét và trọng lực P. Hai lực này đều có phương thẳng đứng, trong đó lực đẩy Ácsimét có chiều từ dưới lên trên còn trọng lực có chiều từ trên xuống dưới.
Câu C2 (trang 43 SGK Vật Lí 8):
Có thể xảy ra 3 trường hợp sau đây đối với trọng lượng P của vật và độ lớn FA của lực đẩy Ác-si-mét:
a) FA < P b) FA = P c) FA > P
Hãy vẽ các vectơ lực tương ứng với 3 trường hợp trên vào hình vẽ trên và chọn cụm từ thích hợp trong số các cụm từ sau đây cho các chỗ trống trong các câu trong hình 12.1.
(1) Chuyển động lên trên (nổi lên mặt thoáng).
(2) Chuyển động xuống dưới (chìm xuống đáy bình).
(3) Đứng yên (lơ lửng trong chất lỏng).
Trả lời:
a) FA < P: Vật chuyển động xuống dưới (chìm xuống đáy bình)
b) FA = P: Vật đứng yên (lơ lửng trong chất lỏng)
c) FA > P: Vật chuyển động lên trên (nổi lên mặt thoáng).
Câu C3 (trang 44 SGK Vật Lí 8):
Tại sao miếng gỗ thả vào nước lại nổi?
Trả lời:
Do trọng lượng riêng của gỗ nhỏ hơn so với trọng lượng riêng của nước nên khi thả miếng gỗ vào nước thì nó sẽ chịu lực đẩy Ác-si-mét, khi nó ngập trong nước thì lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lực P nên nó đẩy khối gỗ lên làm khối gỗ nổi.
Câu C4 (trang 44 SGK Vật Lí 8):
Khi miếng gỗ nổi trên mặt nước, trọng lượng P của nó và lực đẩy Ác-si-mét có bằng nhau không? Tại sao?
Trả lời:
Khi miếng gỗ nổi trên mặt nước, trọng lượng P của nó và lực đẩy Ác-si-mét bằng nhau. Miếng gỗ nổi và đứng yên trên mặt nước nghĩa là trọng lực P và lực đẩy Ác-si-mét cân bằng nhau.
Câu C5 (trang 44 SGK Vật Lí 8):
Trong hình 12.2.
Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét được tính bằng biểu thức: FA = d.V. Trong dó d là trọng lượng riêng của chất lỏng, còn V là gì? Trong các câu trả lời sau đây, câu nào không đúng?
A. V là thể tích của phần nước bị miếng gỗ chiếm chỗ.
B. V là thể tích của cả miếng gỗ.
C. V là thể tích của phần miếng gỗ chìm trong nước.
D. V là thể tích được gạch chéo.
Trả lời: Chọn B.
Trong công thức: FA = d.V, thì d là trọng lượng riêng của chất lỏng, còn V là thể tích của phần nước bị miếng gỗ chiếm chỗ, cũng chính là thể tích của phần miếng gổ chìm trong nước hay phần thể tích được gạch chéo trong hình 12.2.
Câu C6 (trang 44 SGK Vật Lí 8):
Biết P = dv.V (trong đó dv là trọng lượng riêng của chất làm vật. V là thể tích của vật) và FA = d1.V (trong đó d1 là trọng lượng riêng của chất lỏng), hãy chứng minh rằng nếu vật là một khối đặc nhúng ngập vào trong chất lỏng thì:
- Vật sẽ chìm xuống khi: dv > d1.
- Vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng khi: dv = d1.
- Vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng khi: dv < d1.
Trả lời:
So sánh trọng lượng của vật (P = dv.V)và lực đẩy Ác-si-mét (FA = d1.V; vật là khối đặc ngập trong chất lỏng nên khi đo thể tích chất lỏng chiếm chỗ bằng thể tích của vật luôn) do chất lỏng tác dụng lên vật:
- Vật sẽ chìm xuống nếu P > FA ⇔ dv.V > d1.V ⇔ dv > d1
- Vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng nếu P = FA ⇔ dv.V = d1.V ⇔ dv = d1
- Vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng nếu P < F ⇔ dv.V < d1.V ⇔ dv < d1
Câu C7 (trang 44 SGK Vật Lí 8):
Hãy giúp Bình trả lời An trong phần đố nhau ở đầu bài.
Đố nhau:
An – Tại sao khi được thả vào nước thì hòn bi gỗ nổi, còn hòn bi sắt lại chìm ?
Bình – Vì hòn bi gỗ nhẹ hơn.
An – Thế tại sao con tàu bằng thép nặng hơn hòn bi thép lại nổi còn hòn bi thép thì chìm ?
Bình – ?!
Trả lời:
Hòn bi làm bằng thép có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước nên bị chìm.
Tàu làm bằng thép, nhưng người ta thiết kế các khoảng trống sao cho trọng lượng riêng của cả con tàu nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước, nên con tàu có thể nổi trên mặt nước.
Câu C8 (trang 45 SGK Vật Lí 8):
Thả một hòn bi thép vào thủy ngân thì bi nổi hay chìm? Tại sao?
Trả lời:
Do trọng lượng riêng của thép (78000 N/m3) nhỏ hơn trọng lượng riêng của thủy ngân (136000 N/m3) nên khi thả hòn bi thép vào thủy ngân thì hòn bi sẽ nổi.
Câu C9 (trang 45 SGK Vật Lí 8):
Hai vật M và N có cùng thể tích được nhúng ngập trong nước. Vật M chìm xuống đáy bình còn vật N lơ lửng trong chất lỏng. Gọi PM, FAM là trọng lượng và lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật M; PN, FAN là trọng lượng và lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật N. Hãy tìm dấu thích hợp cho các ô trống:
FAM □ FAN.
FAM □ PM.
FAN □ PN.
PM □ PN.
Trả lời:
- Hai vật M và N có cùng thể tích được nhúng ngập trong nước nên lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên hai vật là bằng nhau: FAM = FAN.
- Vật M chìm xuống đáy bình nên FAM < PM.
- Vật N lơ lửng trong chất lỏng nên FAN = PN.
- PM > PN.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài sự nổi do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ