Bài 15: Tác dụng của chất lỏng lên vật đặt trong nó | Khoa Học Tự nhiên 8 | Chủ đề 3: Khối lượng riêng và áp suất_Phần 2: Năng lượng và sự biến đổi - Lớp 8 - Cánh Diều

I. LỰC ĐẨY CỦA CHẤT LỎNG LÊN VẬT ĐẶT TRONG NÓ

Để khảo sát tác dụng của chất lỏng lên các vật đặt trong nó, em hãy thực hiện thí nghiệm sau.

Hình 15.1. Kéo xô nước

Chuẩn bị

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, cốc nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành

• Lắp đặt dụng cụ như hình 15.2a.

• Treo khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ P của lực kế (hình 15.2a).

• Dịch chuyển từ từ khối nhôm để nó chìm hoàn toàn trong nước. Theo dõi sự thay đổi số chỉ của lực kế. Giữ lực kế sao cho khối nhôm chưa chạm đáy. Đọc số chỉ P1 của lực kế (hình 15.2b).

• So sánh các giá trị P và P1, thảo luận và rút ra hướng của lực do nước tác dụng lên khối nhôm.

• Nêu nhận xét về sự thay đổi độ lớn của lực này khi thể tích phần chìm của khối nhôm tăng dần.

• Lặp lại các bước trên với rượu (hoặc nước muối).

a) Lực kế chỉ trọng lượng của khối nhôm

b) Lực kế chỉ trọng lượng của khối nhôm chìm trong nước

Hình 15.2

2. Nêu ví dụ về lực đẩy Acsimet trong thực tế.

1. Biểu diễn lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật đặt trong chất lỏng (hình 15.4).

Hình 15.4

Trong thí nghiệm này, khi khối nhôm chìm dần trong nước, số chỉ của lực kế nhỏ hơn so với số chỉ của lực kế khi khối nhôm chưa chìm trong nước.

Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, người ta đã khẳng định được rằng: Khi một vật được đặt trong chất lỏng, nó sẽ chịu một lực hướng thẳng đứng từ dưới lên, được gọi là lực đẩy Acsimet. Lực đẩy của nước tác dụng lên xô nước giúp ta kéo xô lên nhẹ hơn hay lực đẩy của nước tác dụng lên thuyền, giúp cho thuyền nổi (hình 15.3) là những ví dụ về lực đẩy Acsimet.

Hình 15.3. Thuyền nổi trên nước

Để tìm hiểu độ lớn của lực đẩy Acsimet, có thể làm thí nghiệm dưới đây.

Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, hai chiếc cốc, bình tràn, nước, rượu (hoặc nước muối).

Tiến hành

1. Lắp đặt dụng cụ như hình 15.5a, đổ đầy nước vào bình tràn, treo cốc A chưa đựng nước và khối nhôm vào lực kế. Đọc số chỉ của lực kế.

2. Nhúng khối nhôm vào bình tràn để khối nhôm chìm 1/2 trong nước, nước từ bình tràn chảy vào cốc B (hình 15.5b). Đọc số chỉ của lực kế.

3. Đổ nước từ cốc B vào cốc A (hình 15.5c). Đọc số chỉ của lực kế.

a)

b)

c)

Kết quả thí nghiệm trên cho thấy lực đẩy Acsimet mà chất lỏng tác dụng lên khối nhôm có độ lớn bằng trong lượng nước chảy từ bình tràn vào cốc B, do bị khối nhôm chiếm chỗ.

Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau, người ta đã khẳng định được rằng: Lực đẩy Acsimet mà chất lỏng tác dụng lên vật đặt trong nó có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có chiều thẳng đứng lên trên.

Độ lớn của lực Acsimet được tính bằng:

= d.V

với d là trọng lượng riêng của chất lỏng, V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Đó cũng là nội dung của định luật Acsimet.

3. Trong trường hợp nào sau đây, nhấn vật xuống đáy bể nước dễ dàng hơn?

• Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 500 mL được nút kín.

• Nhấn một chai nhựa rỗng có thể tích 5 L được nút kín.

Em có biết

Lực đẩy Acsimet không chỉ xuất hiện trong chất lỏng mà còn xuất hiện trong không khí. Lực đẩy Acsimet của chất khí giúp nâng khinh khí cầu lên cao.

2. Thả hai vật hình hộp có kích thước giống nhau, một vật bằng gỗ và một vật bằng sắt vào trong nước (hình 15.6). So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai vật.

  Hình 15.6

 II. ĐIỀU KIỆN ĐỊNH TÍNH ĐỂ MỘT VẬT NỔI HAY CHÌM TRONG MỘT CHẤT LỎNG

 Để rút ra điều kiện định tính về một vật nổi hay chìm trong chất lỏng, em hãy tiến hành thí nghiệm sau đây.

Hình 15.7

Em có biết

Trên tàu ngầm có nhiều khoang kín chứa nước. Có thể dùng máy bơm để bơm nước vào các khoang này hoặc đẩy bớt nước ra để làm thay đổi trọng lượng của tàu, giúp cho tàu có thể chìm xuống hay nổi lên.

Tại cùng một nơi trên mặt đất, trọng lượng của một vật tỉ lệ với khối lượng của nó.  Chứng minh rằng khi thả một khối đặc trong chất lỏng thì:

• Vật chìm xuống nếu trọng lượng của nó lớn hơn lực đẩy Acsimet do chất lỏng tác dụng lên nó.

• Vật nổi lên nếu trọng lượng của nó nhỏ hơn lực đẩy Acsimet do chất lỏng tác dụng lên nó.