Bài 3.4 trang 34 Sách bài tập Vật lí 10 Nâng cao

Một hình trụ bằng nhôm có chiều cao 20 cm, bán kính 1 cm, được treo vào đầu một lực kế R. Khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm³. Bỏ qua lực đẩy Ác-si-mét của không khí.

1.Khi cân bằng, lực kế chỉ bao nhiêu ?

2.Nhúng hình trụ chìm hoàn toàn trong nước (Hình 3.3).

a)Hãy vẽ sơ đồ thí nghiệm. Liệt kê các lực đặt lên hình trụ.

b)Xác định lực đẩy Ác-si-mét. Số chỉ của lực kế là bao nhiêu ?

Giải:

1.Lực kế chỉ trọng lượng của vật \(P = mg = p\pi {r^2}hg.\)

Thay các giá trị vào công thức, ta được :

\(P = 2700.3,14.0,{01^2}.0,2.9,8 = 1,66N\)

2.a)Xem Hình 3.3.G.

b)Các lực đặt trên hình trụ gồm :

trọng lực \(\overrightarrow P \), lực đẩy Ác-si-mét \(\overrightarrow A \) và lực căng \(\overrightarrow T \) của lò xo.

Lực căng Ác-si-mét \(\overrightarrow A \) hướng thẳng đứng lên trên, và có độ lớn bằng :

\(\eqalign{  & A = {\rho _N}\pi {r^2}hg  \cr  &  = 1000.3,14.0,{01^2}.0,2.9,8  \cr  &  = 0,615N \approx 0,62N \cr} \)

Hình trụ nằm cân bằng, ta có :

\(\eqalign{  & \overrightarrow P  + \overrightarrow A  + \overrightarrow T  = \overrightarrow 0   \cr  & \overrightarrow T  =  - (\overrightarrow P  + \overrightarrow A ) \cr} \)

Do \(\overrightarrow P \) và \(\overrightarrow A \) ngược chiều nhau nên giá trị của T bằng :

T=P - A = 1,66 - 0,62 = 1,04N

Vậy số chỉ của lực kế bằng 1,04 N.

Sachbaitap.com