Hãy nêu công thức tính lực đẩy Ác-si-mét?

Cùng Top lời giải trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi: “Hãy nêu công thức tính lực đẩy Ác-si-mét?” và đọc thêm phần kiến thức tham khảo giúp các bạn học sinh ôn tập và tích lũy kiến thức bộ môn Vật Lý 8.

Trả lời câu hỏi: Hãy nêu công thức tính lực đẩy Ác-si-mét?

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét là:

F_A=d.V

Trong đó:

- F là lực đẩy Ác-si-mét.

- d là trọng lượng riêng của chất lỏng.

- V là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Vậy khi nào vật nổi, còn khi nào vật sẽ chìm? Với công thức này, sẽ có ba trường hợp xảy ra như sau:

- P > F: Vật sẽ bị chìm xuống dưới.

- P = F: Vật đứng lơ lửng trong chất lỏng.

- P < F: Vật chuyển động lên trên.

Kiến thức tham khảo về lực đẩy Ác-si-mét

1. Lực đẩy Ác-si-mét là gì?

Lực đẩy Ác-si-mét là là lực tác động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực của Vật lý học (trọng trường hay lực quán tính).

Lực vật lý học này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này.

Kí hiệu:

Lực đẩy Ác-si-mét được kí hiệu là F_A

Đơn vị của lực đẩy Ác-si-mét:

Lực đẩy Ác-si-mét có đơn vị Newtơn, kí hiệu N.

Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét:

Lực đẩy Ác-si-mét luôn có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét:

Lực đẩy Ác-si-mét được tính bằng tích của trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ:

FA = d.V

Trong đó:

- F là lực đẩy Ác-si-mét (N).

- d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m²).

- V là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m³).

Lưu ý:

V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ cũng chính là thể tích phần chìm của vật chứ không phải là thể tích của vật. Muốn tính thể tích phần chìm của vật có nhiều trường hợp:

- Nếu cho biết V_nổi thì V_chìm = V_vật - V_nổi

- Nếu cho biết chiều cao h phần chìm của vật (có hình dạng đặc biệt) thì V_chìm = S_đáy.h

- Nếu cho biết vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng thì V_chìm = V_vật

2. Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào các yếu tố nào? 

Như đã đề cập ở trên, lực đẩy Ác-si-mét được xác định bằng công thức: F_A = d.V. 

Trong đó:

- d: Là trọng lượng riêng của chất lỏng.

- V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Vì vậy lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

3. Những ứng dụng quan trọng của lực đẩy Ác-si-mét trong cuộc sống

Trong chỉ trong lý thuyết, lực đẩy Ác-si-mét có những ứng dụng vô cùng quan trọng trong cuộc sống hiện nay, ta có thể liệt kê cơ bản như sau: 

- Ứng dụng lực đẩy Ác-si-mét để thiết kế tàu, thuyền:

Trong thực tế, lực đẩy Ác-si-mét được ứng dụng khá nhiều trong cuộc sống. Ví dụ nổi bật nhất phải kể đến để thiết kế tàu thuyền. Các nhà thiết kế đã áp dụng lực đẩy Ác-si-mét như sau: Họ sẽ tạo ra các khoảng trống lớn để giúp tăng thể tích cho tàu, qua đó sẽ khiến tàu thuyền di chuyển dễ dàng trên bề mặt nước. Đó là lý do giải thích vì sao, tàu thuyền có trọng tải rất lớn nhưng lại không bị chìm khi chúng đi trên mặt nước. 

- Ví dụ về sự nổi của cá nhờ lực đẩy Ác-si-mét:

Còn trong tự nhiên, các loài cá cũng có cấu tạo cơ thể chứa một bong bóng lớn để giúp điều chỉnh khả năng lặn hay nổi của chúng, đó cũng chính là nguyên lý của lực đẩy Ác-si-mét. Theo đó, nếu cá muốn nổi, bong bóng sẽ căng lên để tăng thể tích làm cho lực đẩy tăng lên, giúp cho cá nổi cao hơn một cách dễ dàng và ngược lại. 

- Ứng dụng vào sản xuất khinh khí cầu nhờ lực đẩy Ác-si-mét:

Ứng dụng của nguyên lý lực đẩy ác-si-mét trong không khí, người ta đã áp dụng để sản xuất khinh khí cầu thành công. Nếu khinh khí cầu muốn bay lên trên cao, người ta sẽ dùng lửa đốt để giúp tăng thể tích không khí bên trong khinh khí cầu, quá trình giãn nở này giúp tăng thể tích để tăng lực đẩy. Đồng thời, họ cũng sẽ làm giảm khối lượng riêng của khinh khí cầu. Đó cũng chính là lý do vì sao khí Heli được sử dụng trong trường hợp này. 

4. Bài tập vận dụng

Câu 1: Ta biết công thức tính lực đẩy Ác-si-mét là F_A = d.V. Ở hình vẽ bên thì V là thể tích nào?

A. Thể tích toàn bộ vật

B. Thể tích chất lỏng

C. Thể tích phần chìm của vật

D. Thể tích phần nổi của vật

- V là thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Trong trường hợp này thì V là thể tích của phần bị chìm dưới mực chất lỏng của vật.

Câu 2: 10 cm³ nhôm (có trọng lượng riêng 27.000 N/m³) và 10 cm³ (trọng lượng riêng 130.00 N/m³) được thả vào một bể nước. Lực đẩy tác dụng lên khối nào lớn hơn?

A. Nhôm

B. Chì

C. Bằng nhau

D. Không đủ dữ liệu kết luận

- Hai vật này đều chìm dưới nước và chúng có thể tích bằng nhau nên thể tích của phần chất lỏng bị chúng chiếm chỗ là như nhau.

- Vì vậy lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào chúng là như nhau.

Câu 3: Hai vật đặc được làm từ nhôm (có trọng lượng riêng 27.000 N/m³) và chì (trọng lượng riêng 130.00 N/m³) được thả vào một bể nước. Hai vật có cùng khối lượng 2 kg. Lực đẩy tác dụng lên khối nào lớn hơn?

A. Nhôm

B. Chì

C. Bằng nhau

D. Không đủ dữ liệu kết luận

- Hai vật này có cùng khối lượng mà trọng lượng riêng của nhôm bé hơn của chì nên vật làm bằng nhôm sẽ có thể tích lớn hơn.

- Do đó lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào vật làm bằng nhôm sẽ lớn hơn.

Câu 4: Một khối nước đá hình lập phương cạnh 5 cm, khối lượng riêng 0,9 g/cm³. Viên đá nổi trên mặt nước. Tính tỉ số giữa thể tích phần nổi và phần chìm của viên đá từ đó suy ra chiều cao của phần nổi.

Đáp án

- Thể tích của khối nước đá là:

   5.5.5 = 125 (cm³)

- Khối lượng của khối nước đá là:

   0,9.125 =112,5 (g) = 0,1125 (kg)

- Trọng lượng khối nước đá là:

    0,1125. 10 = 1,125 (N)

- Lực đẩy Ác-si mét tác dụng lên khối nước đá là 1,125 N

- Thể tích phần nước đá chìm trong nước là:

F_A= d.V

Câu 5: Một quả cầu bằng sắt treo vào 1 lực kế ở ngoài không khí lực kế chỉ 2,7 N. Nhúng chìm quả cầu vào nước thì lực kế chỉ 2,2 N. Lực đẩy Ác-si-mét có độ lớn là:

A. 2,7 N      

B. 2,2 N

C. 4,9 N      

D. 0,5 N

- Khi treo ngoài không khí số chỉ của lực kế chính là trọng lượng của vật. Số chỉ của lực kế giảm đi là do có tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào vật. Lực đẩy Ác-si-mét cùng phương ngược chiều với trọng lực của vật.

- Độ lớn lực đẩy Ác-si-mét là:

   2,7 – 2,2 = 0,5 (N)

Câu 8: Móc 1 quả nặng vào lực kế ở ngoài không khí, lực kế chỉ 30 N. Nhúng chìm quả nặng đó vào trong nước số chỉ của lực kế thay đổi như thế nào?

Đáp án

- Số chỉ của lực kế sẽ giảm đi.

- Do có tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào vật, lực này cùng phương ngược chiều với trọng lực nên số chỉ của lực kế sẽ giảm đi.