Bài 15: Tác dụng của chất lỏng lên vật đặt trong nó

I. Lực đẩy của chất lỏng lên vật đặt trong nó

Thí nghiệm 1

Chuẩn bị:

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, cốc nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành:

• Lắp đặt dụng cụ như hình.
• Treo khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ \(P\) của lực kế.
• Dịch chuyển từ từ khối nhôm để nó chìm hoàn toàn trong nước. Theo dõi sự thay đổi số chỉ của lực kế. Giữ lực kế sao cho khối nhôm chưa chạm đáy. Đọc số chỉ \(P_1\) của lực kế.
• So sánh các giá trị \(P\) và \(P_1\), rút ra hướng của lực do nước tác dụng lên khối nhôm.
• Nhận xét về sự thay đổi độ lớn của lực khi thể tích phần chìm của khối nhôm tăng dần.
• Lặp lại các bước trên với rượu (hoặc nước muối).

Nhận xét:

Khi khối nhôm chìm dần trong nước, số chỉ của lực kế nhỏ hơn so với số chỉ của lực kế khi khối nhôm chưa chìm trong nước.

Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, người ta đã khẳng định được rằng: Khi một vật được đặt trong chất lỏng, nó sẽ chịu một lực hướng thẳng đứng từ dưới lên, được gọi là lực đẩy Archimedes.

Thí nghiệm 2

Chuẩn bị:

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, hai chiếc cốc, bình tràn, nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành:

• Lắp đặt dụng cụ như hình, đổ đầy nước vào bình tràn, treo cốc A chưa đựng nước và khối nhôm vào lực kế, đọc số chỉ \(P_1\) của lực kế.
• Nhúng khối nhôm vào bình tràn để khối nhôm chìm 1/2 trong nước, nước từ bình tràn chảy vào cốc B. Đọc số chỉ \(P_2\) của lực kế.
• Đổ nước từ cốc B vào cốc A. Đọc số chỉ \(P_3\) của lực kế.
• So sánh số chỉ của lực kế khi đổ nước từ cốc B vào cốc A với số chỉ của lực kế khi khối nhôm chưa được nhúng chìm trong nước.
• Lặp lại các bước thí nghiệm trên khi nhúng khối nhôm chìm hoàn toàn trong nước.
• Nhận xét về mối liên hệ giữa độ lớn của lực đẩy Acsimet và thể tích phần chìm trong nước của khối nhôm.
• Lặp lại các bước trên với rượu hoặc nước muối.

Nhận xét:

Lực đẩy Archimedes mà chất lỏng tác dụng lên khối nhôm có độ lớn bằng trọng lượng nước chảy từ bình tràn vào cốc B, do bị khối nhôm chiếm chỗ.

Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, người ta đã khẳng định được rằng: Lực đẩy Archimedes mà chất lỏng tác dụng lên vật đặt trong nó có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có chiều thẳng đứng lên trên.

Độ lớn của lực đẩy Archimedes được tính bằng:

\(F_A=d.V\)

Với \(d\) là trọng lượng riêng của chất lỏng, \(V\) là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

II. Điều kiện định tính để một vật nổi hay chìm trong một chất lỏng

Thí nghiệm 2

Chuẩn bị:

Cốc nước, miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn.

Tiến hành:

• Lần lượt thả miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn vào cốc nước.
• Quan sát và rút ra nhận xét vật nào nổi và vật nào chìm.
• Rút ra mối liên hệ giữa khối lượng riêng của nước với khối lượng riêng của vật nổi, vật chìm.

Nhận xét:

• Vật nổi lên khi khối lượng riêng của vật nhỏ hơn khối lượng riêng của chất lỏng.
• Vật lơ lửng trong chất lỏng khi khối lượng riêng của vật bằng khối lượng riêng của chất lỏng.
• Vật chìm xuống khi khối lượng riêng của vật lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng.

1. Định luật Archimedes: Chất lỏng tác dụng lên vật đặt trong nó một lực đẩy hướng thẳng đứng lên trên (lực đẩy Archimedes), có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

\(F_A=d.V\)

2. Khi thả một vật trong chất lỏng, vật sẽ nổi lên nếu khối lượng riêng của vật nhỏ hơn khối lượng riêng của chất lỏng, vật sẽ chìm xuống nếu khối lượng riêng của vật lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng.