Một đĩa thép hình trụ đồng chất có bán kính R=4cm, khối lượng 500 gam nằm ở đáy một bể nước như hình vẽ 10. Biết độ sâu của nƣớc trong bể là h=0,5 m, khối lượng riêng của nước là 1g/cm3, khối lượng riêng của thép là 7,8 g/cm3 và áp suất khí quyển là 105N/m2. Tính lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Gọi h1, h2 là độ cao của cột nước và cột thủy ngân.
Ta có H = h 1 + h 2 (1)
Khối lượng nước và thủy ngân bằng nhau S h 1 ρ 1 = S h 2 ρ 2 (2)
trong đó S là diện tích đáy bình
Áp suất của nước và của thủy ngân lên đáy ống:
P = 10 S h 1 ρ 1 + 10 S h 2 ρ 2 S = 10 ( h 1 ρ 1 + h 2 ρ 2 ) (3)
Từ (2) ⇒ ρ 1 ρ 2 = h 2 h 1 ⇔ ρ 1 + ρ 2 ρ 2 = h 2 + h 1 h 1 = H h 1 ⇒ h 1 = ρ 2 H ρ 1 + ρ 2 ; h 2 = ρ 1 H ρ 1 + ρ 2
( 3 ) ⇔ P = 10 ρ 1 ρ 2 H ρ 1 + ρ 2 + ρ 2 ρ 1 H ρ 1 + ρ 2 = 20 ρ 1 ρ 2 H ρ 1 + ρ 2 = 20. 1000.13600.0 , 6 1000 + 13600 = 11178 , 1 N / m 2
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Đáp án: D
Gọi h1, h2 là độ cao của cột nước và cột thủy ngân.
Ta có H = h1 + h2 (1)
Khối lượng nước và thủy ngân bằng nhau:
⇒ S.h1.ρ1 = S.h2.ρ2 (2), trong đó S là diện tích đáy bình
Áp suất của nước và của thủy ngân lên đáy ống:
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Gọi độ cao nước và rượu là \(h_1;h_2\)
\(\Rightarrow h_1+h_2=H=36cm\left(1\right)\)
Nước và rượu có cùng khối lượng \(\Rightarrow m_1=m_2\)
\(\Rightarrow D_1\cdot V_1=D_2\cdot V_2\Rightarrow D_1\cdot S\cdot h_1=D_2\cdot S\cdot h_2\)
\(\Rightarrow1\cdot h_1=0,8\cdot h_2\Rightarrow h_1-0,8h_2=0\left(2\right)\)
Từ (1) và (2) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}h_1=16cm\\h_2=20cm\end{matrix}\right.\)
Áp suất nước tác dụng lên bình:
\(p_1=d_1\cdot h_1=10D_1\cdot h_1=10\cdot1\cdot16=160Pa\)
Áp suất rượu tác dụng lên bình:
\(p_2=d_2\cdot h_2=10D_2\cdot h_2=10\cdot0,8\cdot20=160Pa\)
\(\Rightarrow p=p_1+p_2=160+160=320N\)
Chọn A nhưng bỏ 1 chữ số 0 đi.
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Muốn chiếc kim nổi trên mặt nước thì hiệu số giữa trọng lượng P và lực đẩy Ác-si-mét F A tác dụng lên chiếc kim phải lớn hơn hoặc bằng lực căng bề mặt F c của phần mặt nước đỡ chiếc kim nổi trên nó (H.37.2G) :
P – F A > F c
Gọi d là bán kính, l là chiều dài và D là khối lượng riêng của chiếc kim, còn D 0 và σ là khối lượng riêng và hệ số căng bề mặt của nước.
và F A = D 0 .1/2. π d 2 /4 . lg (trọng lượng nước bị một nửa phần chiếc kim chìm trong nước chiếm chỗ), đổng thời chú ý rằng d = 0,05l hay l = 20d, ta tìm được :
Từ đó suy ra :
Thay số, ta được :
Để tính lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể, ta sẽ sử dụng nguyên lý Pascal và công thức tính áp suất.
Theo nguyên lý Pascal, áp suất được truyền đều trong chất lỏng. Vì vậy, áp suất tại đáy đĩa thép và áp suất tại đáy bể nước phải bằng nhau.
Áp suất tại đáy đĩa thép:
P1 = P0 + ρgh1
Áp suất tại đáy bể nước:
P2 = P0 + ρgh2
Trong đó:
P0 là áp suất khí quyển (105N/m2)
ρ là khối lượng riêng của nước (1g/cm3 = 1000kg/m3)
g là gia tốc trọng trường (10m/s2)
h1 là độ sâu từ đáy bể đến đáy đĩa thép (h1 = 0)
h2 là độ sâu từ đáy bể đến mặt nước (h2 = 0.5m)
Với các giá trị trên, ta có:
P1 = P0 + ρgh1 = 105N/m2 + 1000kg/m3 * 10m/s2 * 0m = 105N/m2
P2 = P0 + ρgh2 = 105N/m2 + 1000kg/m3 * 10m/s2 * 0.5m = 155N/m2
Do áp suất tại đáy đĩa thép và áp suất tại đáy bể nước phải bằng nhau, ta có:
P1 = P2
105N/m2 = 155N/m2
Vậy, lực cực tiểu cần đặt vào đĩa để nhấc (tách) đĩa khỏi đáy bể là 155N.