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

Một hình trụ bằng nhôm có chiều cao 20 cm,

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.