Trong một bình hình trụ cao chứa nước có diện tích đáy S = 150cm2 Có một khối trụ cao H = 30cm và diện tích đáy S1 = 50cm2 nổi theo phương thẳng đứng.

Đáp án:

Giải thích các bước giải:

 Tóm tắt

$H=30cm=0,3m$

$S_{1}=50cm^{2}=0,005m^{2}$

$D_{1}=400kg/m^{3}⇒d_{1}=4000N/m^{3}$

$D_{2}=1000kg/m^{3}⇒d_{2}=10000N/m^{3}$

$1,A_{kéo}=?$

$2,A_{nhấn}=?$

 Bài giải

Thể tích của vật là : 

$V=S_{1}.H=0,3.0,005=0,0015m^{3}$

Trọng lượng của vật là : 

$P=d_{1}.V=4000.0,0015=6N$

Thể tích phần chìm của khối trụ trong nước là :

$F_{A}=P$

$d_{2}.V_{chìm}=6N$

$10000.V_{chìm}=6N$

$V_{chìm}=0,0006m^{3}$

Chiều cao khối trụ chìm trong nước là:

$H’=\frac{V_{chìm}}{S_{1}}=\frac{0,0006}{0,005}=0,12m$

$1,$

Khi kéo vật lên thì lực đẩy Acsimet từ $6N$ giảm dần cho đến về số 0 nên lực kéo trung bình để kéo vật là : 

$F_{tb}=\frac{F+F_{max}}{2}=\frac{0+6}{2}=3N$

Quãng đường cần két vật lên là $H’=0,12m$ nên công trung bình để nhấc vật lên khỏi mặt nước là : $A_{tb}=F_{tb}.H’=3.0,12=0,36J$

$2,$ Khi nhấn vật xuống thì lực đẩy Acsimet lại tăng dần cho đến khi vật chìm hoàn toàn thì lực đẩy Acsimet có độ lớn lớn nhất : $F_{A_{max}}=d_{2}.V=10000.0,0015=15(N)$ 

Lực đẩy cần tác dụng lên vật là để nhúng chìm vật là :

$F=F_{A}-P=(d_{2}-d_{1}).V=6000.0,0015=9(N)$

Công để nhấn chìm khối là :

$A_{nhấn}=\frac{F}{2}.(H-H’)=3,5.0,18=0,63J$