Bài 12: Sự nổi

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Điều kiện để vật nổi, vật chìm

Một vật nằm trong lòng chất lỏng thì nó chịu tác dụng của trọng lực P, lực đẩy Acsimét. Hai lực này cùng phương, ngược chiều.

  • Vật chìm xuống khi lực đẩy Ác-si-mét Fa nhỏ hơn trọng lượng P:  \(F_{A}\)< P
  • Vật nổi lên khi: \(F_{A}\)>P
  • Vật lơ lửng trong chất lỏng khi: \(F_{A}\)=P

2.2.  Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét khi vật nổi trên mặt thoáng chất lỏng:

Khi vật nổi trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Ác-si-mét:

\(F_{A}\) = d.V

Trong đó:

  • V: Thể tích cuả phần chìm trong chất lỏng (không phải là thể tích của vật),
  • d: Trọng lượng riêng của chất lỏng

Lưu ý:

Khi nhúng chìm vật rắn vào trong một bình chất lỏng thì có ba trường hợp xảy ra: Vật chìm xuống; Vật nằm lơ lửng trong long chất lỏng; Vật nổi lên trên mặt chất lỏng.

  • Trường hợp vật đang chìm xuống, nằm lơ lửng trong chất lỏng và đang nổi lên, là những trường hợp tương đối dễ để phân tích và HS thường mắc phải sai lầm. tuy nhiên, trường hợp vật đã nằm yên ở đáy bình và nhất là trường hợp vật nằm yên trên mặt chất lỏng, là những trường hợp mà HS dễ nhầm lẫn.
  • Trường hợp vật đã nằm yên ở đáy bình, HS thường chỉ hiểu trong trường hợp này P > \(F_{A}\) mà không chú ý là khi đã nằm yên ở đáy bình thì các lực tác dụng lên vật phải cân bằng nhau

Bài tập minh họa


Bài 1.

Cùng một vật nổi trên hai chất lỏng khác nhau (hình bên).

Bài 1

 Hãy so sánh lực đẩy Ác-si-mét trong hai trường hợp đó. Trọng lượng riêng của chất lông nào lớn hơn? Tại sao?

Hướng dẫn giải:

  • Khi vật nối 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).
  • Ta có:
    • Trường hợp thứ nhất: \(F_{1}=d_{1}V_1\)
    • Trường hợp thứ hai: \(F_{2}=d_{2}V_2\)
  • Mà \(F_1=F_{2}\) và\(V_1=V_{2}\) (\(V_1,V_{2}\) là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chồ).
  • Do đó, trọng lượng riêng của chất lỏng thứ hai lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng thứ nhất hay \(d_1

Bài 2.

Một chiếc xà lan có dạng hình hộp dài 4m, rộng 2m. Xác định trọng lượng của xà lan biết xà lan ngập sâu trong nước 0,5m. Trọng lượng riêng của nước là 10.000N/m3.

Hướng dẫn giải:

  1. Trọng lượng riêng của xà lan có độ lớn bằng độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên xà lan.
  2. Khi đó: \(p = F = d.V = 10000.4.2.05 = 40000N.\)
  3. Vậy trọng lượng riêng của xà lan là: p= 40000N