Lực đẩy Ác-si-mét xuất hiện khi nào?

Cùng Top lời giải trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi: “Lực đẩy Ác-si-mét xuất hiện khi nào?” 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.

Lực đẩy Ác-si-mét xuất hiện khi nào?

Lực đẩy Ác-si-mét xuất hiện khi nhúng một vật vào trong chất lỏng.

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

1. Lực đẩy Ác-si-mét là gì? 

- Nếu như nhúng một vật vào chất lỏng, ta sẽ thấy vật đó bị chất lỏng đẩy thẳng từ dưới lên trên bằng một lực có độ lớn đúng bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ. Lực đó được gọi là lực đẩy Ác-si-mét.

- Đặc điểm của lực Ác-si-mét: 

+ Cùng phương và ngược hướng với trọng lực. 

+ Chúng quyết định đến sự nổi hay chìm của một vật. 

2. Sự nổi của các vật (lực đẩy Ác-si-mét)

- Nếu như ta thả một vật ở trong lòng chất lỏng thì sẽ có những trường hợp xảy ra như sau: 

+ Vật chìm xuống khi lực đẩy Ác-si-mét nhỏ hơn trọng lượng: F_A < P.

+ Vật nổi khi: F_A > P và dừng nổi khi FA = P.

+ Vật lơ lửng trong chất lỏng (hoặc trên mặt thoáng) khi: F_A = P.

Hay nói cách khác, vật sẽ nổi khi trọng lượng riêng tổng hợp của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước. Điều này có thể lý giải vì sao tàu to và nặng gấp nhiều lần so với kim lại có thể nổi, bởi kim tuy nhẹ nhưng thể tích chiếm nước nhỏ nên trọng lượng riêng sẽ lớn còn tàu tuy nặng nhưng thể tích chiếm nước rất lớn do đó trọng lượng riêng tổng hợp của nó sẽ nhỏ. 

3. 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:

F_A = 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

4. Bài tập về lực đẩy Ác-si-mét

Bài 1: Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào?

A. Trọng lượng riêng của chất lỏng và của vật.

B. Trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

C. Trọng lượng riêng và thể tích của vật

D. Trọng lượng riêng của vật và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

- 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.

Bài 2: Ba quả cầu bằng thép nhúng trong nước (H.10.1). Hỏi lực Ác-si-mét tác dụng lên quả cầu nào lớn nhất? Hãy chọn câu trả lời đúng:

A. Quả 3, vì nó ở sâu nhất.

B. Quả 2, vì nó lớn nhất.

C. Quả 1, vì nó nhỏ nhất.

D. Bằng nhau vì đều bằng thép và đều nhúng trong nước.

- Vì ba quả cầu đều được nhúng ngập trong nước và trọng lượng riêng của chất lỏng như nhau, quả 2 có thể tích lớn nhất nên lực đẩy Ác-si-mét tác dụng nên nó là lớn nhất.

Ví dụ 3: Ba vật làm bằng ba chất khác nhau: đồng, sắt, nhôm có khối lượng bằng nhau, khi nhúng ngập chúng vào nước thì lực đẩy của nước tác dụng vào ba vật có khác nhau không? Tại sao?

Bài giải

Ba vật làm bằng ba chất khác nhau nên khối lượng riêng của ba chất đồng, sắt, nhôm khác nhau và theo thứ tự: D_đồng > D_sắt > D_nhôm 

Theo công thức V = m/D thì nếu ba vật có khối lượng bằng nhau nhưng vật có khối lượng riêng nhỏ hơn thì có thể tích lớn hơn.

Do đó thể tích của các vật như sau: V_đồng < V_sắt < V_nhôm. Như vậy, lực tác dụng của nước vào nhôm là lớn nhất (đồng có thể tích nhỏ nhất).

Bài 4: Thể tích của một miếng sắt là 2dm³. Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên miếng sắt khi nó được nhúng chìm trong nước, trong rượu. Nếu miếng sắt được nhúng ở độ sâu khác nhau, thì lực đẩy Ác-si-mét có thay đổi không? Tại sao?

Bài giải

Ta có: V_sắt = 2 dm³ = 0,002 m³.

Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên miếng sắt khi miếng sắt được nhúng chìm trong nước là:

F_nước = d_nước.V_sắt = 10000.0,002 = 20 N

Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên miếng sắt khi miếng sắt được nhúng chìm trong rượu là:

F_rượu = d_rượu.V_sắt = 8000.0,002 = 16 N

Lực đẩy Ác-si-mét không thay đổi khi nhúng vật ở những độ sâu khác nhau vì lực đẩy Ác-si-mét chỉ phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Bài 5: Treo vật đặc vào lực kế, lực kế chỉ 100 N. Khi nhấn chìm vật trong nước thì lực kế chỉ 96 N. Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật?

Bài giải

Lực đẩy Ác-si-mét có giá trị:

FA = 100 - 96 = 4 N

Từ công thức F_A = d.V

Suy ra V = F_A : d

Thay số, ta có V = 4:10 000 = 0,0004 m³ = 0,4 dm³

Bài 6: Một vật được móc vào lực kế để đo lực theo phương thẳng đứng. Khi vật ở trong không khí, lực kế chỉ 4,8 N. Khi vật chìm trong nước, lực kế chỉ 3,6 N. Biết trọng lượng riêng của nước là 104 N/m³. Bỏ qua lực đẩy Ác-si-mét của không khí. Thể tích của vật nặng bằng bao nhiêu?

Bài giải

Sự thay đổi về số chỉ của lực kế khi đo ở trong không khí và trong nước là do lực đẩy Ác-si-mét gây ra. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật:

F_A = P - P’ = 4,8 - 3,6 =1,2 N

Mặt khác ta có: F_A = V.d_n (vật ngập trong nước nên V = V_vật)

Suy ra thể tích vật:

V = F_A/d_n = 1,2 : 104 = 1,2.10 - 4m³ = 120 cm³