Lực đẩy Ác-si-mét được vận dụng khá nhiều trong các đề thi hay bài kiểm tra vật lý. Do đó, các bạn học sinh cần nắm chắc lý thuyết lực đẩy Ác-si-mét và công thức tính lực đẩy Ác-si-mét thì mới có thể làm bài tập chính xác được. Tất cả đã được Hyundai Smart Phone tổng hợp chi tiết trong bài viết này
Lực đẩy Ác si mét là gì?
Lực đẩy Archimedes (hay lực đẩy Ác-si-mét) 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)
Sự nổi của các vật (lực đẩy acsimet)
Nếu thả một vật ở trong lòng chất lỏng thì:
- Vật chìm xuống khi lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng FA < P
- Vật nổi khi: FA > P và dừng nổi khi FA = P
- Vật lơ lửng trong chất lỏng (trong lòng chất lỏng hoặc trên mặt thoáng) khi FA = P
Nói cách khác dễ hiểu hơn, vật sẽ nổi khi “trọng lượng riêng tổng hợp” của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước. Điều này có thể lý giải việc tàu to và nặng gấp nhiều lần so với kim lại có thể nổi. 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” sẽ nhỏ.
Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét
FA = d.V = 10.D.V
Trong đó:
- FA: là lực đẩy Ác-si-mét (N).
- d: là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3);
- D: là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3);
- V: là thể tích 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 Vnổi thì Vchìm = Vvật – Vnổi.
- Nếu cho biết chiều cao h phần chìm của vật (có hình dạng đặc biệt) thì Vchìm=Sđáy.h
- Nếu cho biết vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng thì Vchìm = Vvật.
Tham khảo thêm:
- Lực ma sát là gì? Công thức tính lực ma sát trượt, nghỉ, lăn kèm VD
- Công thức định luật Jun Lenxơ kèm VD minh họa có lời giải
- Công thức tính định luật Ôm và các dạng bài tập có lời giải chuẩn 100%
Bài tập về lực đẩy Ác-si-mét thường gặp có lời giải
Ví dụ 1: Hai vật đặc được làm từ nhôm (có trọng lượng riêng 27.000N/m3) và chì (trọng lượng riêng 130.00N/m3) được thả vào một bể nước. Hai vật có cùng khối lượng 2kg. Lực đẩy tác dụng lên khối nào lớn hơn?
Lời giải
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 Ac si mét tác dụng vào vật làm bằng nhôm sẽ lớn hơn.
Ví dụ 2: Ba quả cầu có cùng thể tích , quả cầu 1 làm bằng nhôm, quả cầu 2 làm bằng đồng, quả cầu 3 làm bằng sắt. Nhúng chìm cả 3 quả cầu vào trong nước. So sánh lực đẩy Acsimét tác dụng lên mỗi quả cầu ta thấy.
Lời giải
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. Ba quả cầu này có thể tích bằng nhau nên khi thả vào trong nước lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào chúng là như nhau
Ví dụ 3: Một quả cầu bằng nhôm có phần bên trong rỗng. Quả cầu có phần bên ngoài kín để nước không vào được bên trong. Thể tích của quả cầu là 600 cm3, khối lượng của quả cầu là 0,5kg. Quả cầu này được thả vào trong bể nước. Hỏi quả cầu có chìm hoàn toàn trong nước không? Tại sao?
Lời giải:
Quả cầu không chìm hoàn toàn trong nước.
Đổi 60cm3 = 6.10-4 (m3)
Trọng lượng của quả cầu là: 0,5.10 = 5(N)
Nếu quả cầu chìm hoàn toàn trong nước thì lực đẩy Ac si mét tác dụng vào nó là:
FA= d.V = 10000.6.10-4 = 6 (N)
Ví dụ 4: Một thanh nhôm có khối lượng 2 kg được nhúng chìm hoàn toàn trong nước. Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên thanh nhôm, biết khối lượng riêng của nhôm và nước lần lượt là 2700 kg/m3, 1000 kg/m3.
Lời giải
Thể tích thanh nhôm chìm trong nước là:
V = mnh/Dnh = 2 : 2700 = 1⁄1350 (m3)
Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên thanh nhôm là:
FA = dn.V = 10.Dn.V = 10.1000.1⁄1350 = 7,4 (N)
Ví dụ 5: Một vật nặng 3kg đang nổi trên mặt nước. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật bằng bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3
Lời giải:
Vì vật đang nổi trên mặt nước nên lúc này lực đẩy Ác si mét và trọng lực của vật là bằng nhau.
Trọng lượng của vật là: 3.10 = 30 (N)
Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật là 30N
Ví dụ 6: Một khối nước đá hình lập phương cạnh 5cm, khối lượng riêng 0,9g/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.
Lời giải:
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 1,125N
Thể tích phần nước đá chìm trong nước là:
FA = d.V
⇒ V = FA/D = 1,125 : 10000 = 1,125.10-4 = 112,5 (cm3)
Tỉ số giữa thể tích phần nổi và phần chìm của viên đá là:
(125 – 112,5) : 112,5 = 1⁄9
Chiều cao của phần nổi là:
5-5.1⁄9 = 40⁄9 (cm) ≈ 4,4 (cm)
Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết về lực đẩy Ác-si-mét và bài tập mà chúng tôi đã phân tích chi tiết có thể giúp các bạn củng cố lại kiến thức của mình để áp dụng vào làm bài tốt nhé. Hãy thường xuyên theo dõi chúng tôi để được chia sẻ kiến thức khác về vật lý, toán, hóa học,…
