Khi nào vật chìm, khi nào vật nổi : Gọi P là trọng lợng của vật, F là lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật khi vật ngập hoàn toàn trong chất lỏng - Vật chìm xuống khi : P>F - Vật nổi lên
Trang 1Buổi Thứ sáu : 3/07/2009.
A.Chữa BTVN :
Tóm tắt : Quả cấu bằng đồng : Vqc= 400 cm3
dđồng = 89 000 N/m3 , dnớc = 10 000 N/m3
Treo và lực kế và nhúng chìm trong n ớc lực kế chỉ : 8 N
a) m = ?
b) Quả cầu đó đặc hay rỗng ?
Giải :
V = 400 cm3 = 0,4 dm3 = 0,0004 m3 = 4 10-4 m3
Lực đẩy ác si mét tác dụng lên quả cầu là :
FA = V D nớc = 4 10-4 10 000 = 4 (N)
Trọng lợng của quả cầu P = 8+4 = 12 N
Vậy khối lợng của quả cầu là m = = =1,2 kg
b) Trọng lợng riêng của quả cầu
Ta có : P = Vqc dqc suy ra dqc = = = 30 000 N/m3
Ta thấy : dqc = 30 000 N/m3 < d đồng = 89 000N/m3 Nên quả cầu đó là rỗng
B Bài học :
Sự nổi
1 Khi nào vật chìm, khi nào vật nổi :
Gọi P là trọng lợng của vật, F là lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật khi vật ngập hoàn toàn trong chất lỏng
- Vật chìm xuống khi : P>F
- Vật nổi lên khi : P<F
- Vật lơ lửng trong chất lỏng ; P=F
2 Độ lớn của lực đẩy ác si mét khi vật nổi trên mặt thoáng của chất lỏng
Công thức : FA = d cl Vc
Trong đó : d là trọng lợng riêng của chất lỏng (N/m3)
V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng ( m3)
FA là lực đẩy ác si mét
Chú ý : Vc là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng chứ không phải là thể tích của vật
Khi vật nổi trên mặt thoáng của chất lỏng thì lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật có độ lớn bằng trọng l ợng của vật
II Bài tập :
Bài 1 : Một vật có trọng lợng riêng là 6000 N/m3 Khi thả vật vào trong chất lỏng có trọng lợng riêng d1 thì thể tích bị chìm chiếm 3/4 thể tích của vật , còn khi thả vào trong chất lỏng có trọng lợng riêng d2 thì thể tích bị chìm chiếm 4/5 thể tích của vật
a) So sánh lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật trong hai trờng hợp đó
b) Xác định d1 và d2
Giải :
a)Gọi FA1, FA2 là lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật trong hai trờng hợp
Khi thả vật vào d1 hay d2 vật đều nổi : suy ra : FA1= P
FA2= P
Hay FA1= FA2
Trang 2c) Xác định d1 và d2
Ta có P= FA1 suy ra Vv.dv = 3/4 Vv.d1 vậy d1= 4/3.6000 = 8000 N/m3
P= FA1 suy ra Vv.dv = 4/5 Vv.d2 vậy d2= 5/4 6000= 75 000 N/m3
Đáp số : a) FA1= FA2
b) 8000 N/m3 , 7500 N/m3
Bài 2 :
Một khối gỗ hình lập phơng , có chiều dài mỗi cạnh là 10 cm đợc thả nổi trong nớc Trọng lợng riêng của nớc là 10 000 N/m3 chiều cao của khối gỗ nổi trên nớc là 3 cm
a) Tìm khối lợng riêng và khối lợng của vật
b) Nếu ta đổ dầu có trọng lợng riêng 6 000N/m3 sao cho ngập hoàn toàn vật thì thể tích của vật chìm trong nớc và trong dầu là bao nhiêu ?
Giải :
10 cm = 0,1 m
a) Thể tích của vật : V = (0,1)3 = 10-3 (m3) (1) Thể tích phần chìm của vật Vc= (0,1)2.( 0,1- 0,03) = 7.10-4 ( m3)
Lực đẩy ác si mét tác dụng lên vật :
FA= Vc.dn 7.10-4.104 = 7(N)
Mà vật nổi nên P=FA suy ra d.V = FA vậy d=FA/V= 7/103= 7000(N/m3 ) D= 700 (kg/m3) và m= P/10=7/10= 0,7 kg
c) Thể tích của vật chìm trong nớc và trong dầu :
Thể tích của vật : V= Vcn+Vcd suy ra Vcn=V-Vcd (2) Lực đẩy ác si mét tác dung lên vật :
FA=FAn+FAd = Vcn.dn+Vcd.dd Mà vật nổi nên F=P
Vậy Vcn.dn+Vcd.dd= V.d (3)
Từ (1),(2) và (3) ta có ( V-Vcd).dn+ Vcd.dd=V.d
V.dn- Vcd.dn+Vcd.dd= V.d
Vcd( dn – dd ) = V ( dn – d )
Vcd = V.( dn – d )/ ( dn – dd )
Thay số và ta có :
Vcd = ( 10 000 – 7 000) 10-3/ ( 10 000 – 6 000) = 0,75.10-3 m3 = 750 cm3 Vậy Vcn = 10-3 – 0,75 10-3 = 0,25 10-3 m3
Đáp số : 700 kg/m3 , 0,7 kg, 750 cm3, 250 cm3
Bài 3 :
Muốn đo khối lợng của một con voi ta có thể làm nh thế nào ( ứng dụng lực
đẩy ác si mét và sự nổi )
Giải :
Bớc 1 : Đặt một chiếc thuyền xuống sông và đánh dấu mực nớc ở thân thuyền Ta có độ sâu của thuyền là h1, Tính V1
Bớc 2 : Đa voi xuống thuyền và đánh dấu mc nớc ở thân thuyền ,ta có độ sâu của thuyền là h2, Tính V2
Bớc 3 : Tính thể tích phần chìm thêm của thuyền ở trong nớc là
Vchìm thêm = V2 – V1 ( m3 )
Bớc 4 : Tính trọng lợng của voi Pvoi = Vchìmthêm dnớc ( N)
Từ đó ta tính đợc khổi lợng của con voi mvoi = Pvoi/ 10 ( kg)
Bài 4 :
Trang 3Trên bàn có những dụng cụ và vật liệu sau :Lực kế,bình nớc, (nớc đựng trong bình có khối lợng riêng D0 , bình không chia độ) Làm thế nào chỉ bằng các dụng cụ trên có thể xác định đợc khối lợng riêng của một vật bằng kim loại có hình dạng bất kỳ ? Hãy trình bày cách làm
Giải :
Để xác định khối lợng riêng ta cần biết khối lợng m và thể tích V của vật
- Dùng lực kế xác định trọng lợng P1 của vật ở trong không khí
- Khối lợng m = P1/10
- Ta tiếp tục dùng lực kế xác định trọng lợng P2 trong nớc của vật
- Lực đẩy ác si mét FA = P1 – P2
- Mà FA = dn V = D0 10 V
- Vậy V = P1 – P2 / 10 D0
- Ta tính đợc khối lợng riêng của vật
D = m/V = P1 D0 / P1 – P 2
Bài 5 :
Một cái bình thông nhau gồm hai ống hình trụ có tiết diện đáy lần lợt là S1 và S2 = 2 S1 nối thông đáy Ngời ta đổ vào bình một ít nớc sau đó bỏ vào trong nó một quả cầu bằng gỗ có khối lợng 25 g thì thấy mực nớc mỗi ống dậng cao 18
mm Tính tiết diện ngang của mỗi ống Cho khối lợng riêng của nớc là Dn = 1g/cm3
Giải :
- Đổi đơn vị : m = 25 g = 25.10-3 kg
Dn = 1g/cm3 = 1000 kg/m3
H= H1= H2 = 18 mm = 18 10-3 m
- Trọng lợng của quả cầu : P = 10.m
- Lực đẩy ác si mét tác dụng lên quả cầu
FA = V dn = (S1H1+S2H2 ).Dn = H( S1+ 2S1)dn = 3S1.H 10.Dn
- Do vật nằm cân bằng nên P = FA
10 m = 3 S1 H 10 Dn
S1 = m/ 3.H.Dn
Thay số ta có tiết diện của ống thứ nhất là : S1 = 25.10-3/ 3 18.10-3 103 = 0,46
10-3 m2 = 46 cm2
Tiết diên ống thứ hai S2 = 2 S1 = 2.46 = 92 cm2
Trang 4Buổi thứ sáu 10/7/2009.
Bài học : Công cơ học, Định luật về công A.Tóm tắt bài học :
I Công cơ học :
1 Công cơ học :
- Khi nào có công cơ học : Khi có lực tác dụng vào vật và vật chuyển dời theo phơng không vuông góc với phơng của lực
- Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố : Lực tác dụng vào vật và độ chuyển dời của vật
2 Công thức tính công cơ học :
A= F.s
Trong đó : F: Lực tác dụng vào vật ( N)
s : Quãng đờng vật dịch chuyển (m)
A : Công của lực F ( 1N.m = 1J )
3 Lu ý : - Nếu khi hớng chuyển động không trùng với hớng của lực tác dụng
thì công tính theo công thức khác và nhỏ hơn F.s
- Khi hớng của chuyển động vuông góc với phơng của lực thì công bằng 0
- Từ A=F.s ta suy ra : F=A/s hay s= A/F
II Định luật về công :
1.Định luật : Không có máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, đợc lợi bao
nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đờng đi và ngợc lại
2.Các loại máy cơ đơn giản thờng gặp :
- Ròng rọc cố định : Chỉ có tác dụng đổi hớng của lực, không có tác dụng thay
đổi độ lớn của lực
- Ròng rọc động : Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực thì thiệt hại hai lần về đờng đi
- Mặt phẳng nghiêng: Lợi về lực, thiệt về đờng đi
- Đòn bẩy : Lợi về lực, thiệt về đờng đi hoặc ngợc lại
3 Hiệu suất máy cơ đơn giản :
H = Aci/Atp Trong đó Aci là công có ích, Atp là công toàn phần
4.Lu ý :
- Đối với máy cơ đơn giản : khi sử dung có thể có ma sát hoặc bỏ qua ma sát
- Độ dài quãng đờng khi sử dụng máy cơ đơn giản :+ Độ cao cần nâng vật (m)khi dùng ròng rọc cố định + Chiều dài mặt phẳng nghiêng (m) khi dùng mặt phẳng nghiêng + Chiều dài đọa dây cần kéo (m)khi dùng ròng rọc động
- Tính hiệu suất máy cơ đơn giản :
Khi có ma sát Atp= Aci + Ahao phí
B Bài tập :
Bài 1 : Một cái thùng hình hộp rỗng ,chiều dài mỗi cạnh là 30cm Để thùng
chìm xuống nớc thì phải đặt vào thúng một vật có khối lợng nhỏ nhất là 20kg a.Tính khối lợng của thùng
b.Nếu không đặt vật vào thùng thì ta phải thực hiện một công tối thiểu bằng bao nhiêu để nhấn chìm thùng xuống sâu 5m
( Giả sử nớc không vào đợc trong thùng , cho dnớc = 10 000 N/m3 )
Trang 5Giải : Đổi đơn vị : 30cm = 0,3m
a)Khối lợng của thùng : Vthùng = (0,3)3 = 0,027 m3 = 27.10-3 m3
Lực đẩy ác si mét tác dụng lên thùng :
FA = Vthùng dnớc = 27.10-3 104 = 270 (N) (1) Trọng lợng của thùng và vật : P= Pthùng + Pvật = Pthùng + 20.10= Pthùng + 200 (2)
Mà khi đó P= FA nên từ (1) và (2) ta có
Pthùng+ 200 = 270
Pthùng = 270 – 200 = 70 (N) suy ra mthùng = 70/10 = 7(kg)
b) Nếu không đặt vật vào thùng và muốn nhấn chìm thùng ta phải tác dụng vào thùng một lực theo phơng thẳng đứng có độ lớn tối thiểu bằng trong lợng của vật nên : Fnhấn = Pthùng = 70(N)
Vậy công tối thiểu để nhấn thùng xuống sâu 5 m
Atối thiểu= Fnhấn.h = 70.5= 350(J)
Đáp số : 7(kg) , 350 (J)
Bài 2 : Dùng mặt phẳng nghiêng để đa vật có trọng lợng 1200N lên cao 1,8m
bằng một lực kéo 500N Biết chiều dài mặt phẳng mghiêng là 5m
a)Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng
b) Tính lực cản lên vật trong trờng hợp đó:
Giải :
a) Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng ; Công thực hiện khi không có ma sát :
Aci= P.h = 1200.1,8 =2160(J)
Công thực hiện khi dùng mặt phẳng nghiêng:
Atp = F.l = 500.5 = 2500(J)
Hiệu suất mặt phẳng nghiêng :
H= Aci/Atp = 2160/2500 = 86,4%
b) Tính lực cản :
Từ Atp= Aci + Ahaophí suy ra Ahao phí = Atp – Aci = 2500-2160 = 340(J)
Mà Acản = Fcản l
Fcản = Ahao phí /l = 340: 5 = 68(N)
Đáp số : 86,4%, 68(N)
Bài 3 :
Kéo một vật nặng 50 kg lên cao 20m bằng Pa lăng gồm hai ròng rọc động và hai ròng rọc cố định Hiệu suất của Palăng là 80% Tính
a) Công cần thực hiện để nâng vật
b)Lực kéo vào đầu dây
Giải : a ) Công có ích để nâng vật :
Aci = P.h = 50.10.20 = 10 000 (J) Công toàn phần thực hiện để nâng vật :
Atp = Aci/H = 10 000/ 0,8 = 12500 (J)
b)Lực cần kéo dây : Atp = F.s = F.4h suy ra F = Atp/4h = 12500/4.20 = 156,25 (N)
Bài 4 :
Cho hệ thống nh hình vẽ