Bài 1 : Một vật hình trụ tròn có diện tích đáy là 360 cm^2 và chiều cao 10 cm và trọng lượng riêng là 9000 N/m^3 . Khi thả đứng vật vào 1 bình hình trụ đựng nước có trọng lượng riêng là 10000 N/m^3. Thì : a) Phần nổi trên mặt nước của vật có chiều cao là bao nhiêu ? b) Nếu ta đổ thêm dầu sao cho vật bị ngập hoàn toàn thì lượng dầu đổ vào đó có giá trị tối thiểu là bao nhiêu ? Chiều cao vật bị chìm trong nước của vật có thay đổi không ? Biết trọng lượng riêng của dầu là 8000 N/m^3 và diện tích đáy của bình là 5dm^2 .
Đáp án:
a. 1cm
b. 1,44kg
chiều cao vật chìm trong nước thay đổi
Giải thích các bước giải:
a. chiều cao vật chìm trong nước: h
thể tích vật chìm trong nước : ${V_c} = sh$
khi vật nằm cân bằng trong nước
$\begin{array}{l}
P = {F_A}\\
\Rightarrow {d_V}.V = {d_n}{V_c}\\
\Rightarrow 9000.s.10 = 10000.s.h\\
\Rightarrow h = 9\left( {cm} \right)
\end{array}$
Phần nổi trên mặt nước của vật có chiều cao là 1cm
b. gọi chiều cao vật chìm trong dầu: ${h_1}$
chiều cao vật chìm trong nước : 10-${h_1}$
khi vật cân bằng:
$\begin{array}{l}
P = {F_{A1}} + {F_{A2}}\\
\Rightarrow {d_v}.s.h = {d_d}.s.{h_1} + {d_n}s.\left( {h – {h_1}} \right)\\
\Rightarrow 9000.10 = 8000.{h_1} + 10000.\left( {10 – {h_1}} \right)\\
\Rightarrow {h_1} = 5\left( {cm} \right)
\end{array}$
thể tích dầu đổ vào đó có giá trị tối thiểu là:
$s.{h_1} = 360.5 = 1800\left( {c{m^3}} \right) = 1,{8.10^{ – 3}}\left( {{m^3}} \right)$
lượng dầu đổ vào đó có giá trị tối thiểu là: ${D_d}.{V_d} = 800.1,{8.10^{ – 3}} = 1,44\left( {kg} \right)$
chiều cao bị thay đổi
Tóm tắt:
$S=360cm²=0,036m²$
$h=10cm=0,1m$
$d=9000N/m³$
$d_{n}=10000N/m³$
$d_{d}=8000N/m³$
a, Khi vật cân bằng, ta có: $P=F_{A}$
⇔ $V.d=V_{c}.d_{n}$
⇔ $S.h.d=S.h_{c}.d_{n}$
⇒ $h_{c}=\dfrac{h.d}{d_{n}}=\dfrac{0,1.9000}{10000}=0,09m=9cm$
⇒ $h_{n}=h-h_{c}=10-9=1cm$
b, Khi vật cân bằng trong $2$ chất lỏng, ta có: $P=F_{A}$
⇔ $V.d=(V-V_{d}).d_{n}+V_{d}.d_{d}$
⇔ $S.h.d=(S.h-S.h_{d}).d_{n}+S.h_{d}.d_{d}$
⇒ $h.d=(h-h_{d}).d_{n}+h_{d}.d_{d}$
⇒ $h_{d}=\dfrac{h.d_{n}-h.d}{d_{n}-d_{d}}$
$=\dfrac{0,1.10000-0,1.9000}{10000-8000}$
$=0,05m=5cm$
Khối lượng dầu là: $m=V_{d}.d_{d}:10= 0,036.0,05.8000:10=1,44kg$