Một mẩu gỗ hình lập phương có khối lượng 20 g được đặt nổi trên mặt nước

Giải SBT Vật lí 10 Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Bài 37.7 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một mẩu gỗ hình lập phương có khối lượng 20 g được đặt nổi trên mặt nước. Mẩu gỗ có cạnh dài 30 mm và dính ướt nước hoàn toàn. Cho biết nước có khối lượng riêng là 1000 kg/m³ và hệ số căng bề mặt là 0,072 N/ Lấy g = 9,8 m/s². Xác định độ ngập sâu trong nước của mẩu gỗ.

Lời giải:

Do mẩu gỗ bị nước dính ướt hoàn toàn, nên lực căng bề mặt F_c tác dụng lên mẩu gỗ hướng thẳng đứng xuống dưới. Điều kiện để mẩu gỗ nổi trên mặt nước là tổng của trọng lực P_p và lực căng bề mặt F_c phải cân bằng với lực đẩy Ác-si-mét F_A (H.37.1G):

P + F_c = F_A

Gọi a là độ dài mỗi cạnh của mẩu gỗ, x là độ ngập sâu trong nước của mẩu gỗ, D và σ là khối lượng riêng và hệ số căng bề mặt của nước. Thay P = mg, F_c = σ4a và F_A = Da²xg (bằng trọng lượng nước bị phần mẩu gỗ chìm trong nước chiếm chỗ), ta tìm được:

$$\begin{gathered} mg+\sigma 4a=D{a}^{2}xg \\ =>x=\frac{mg+\sigma 4a}{D{a}^{2}g} \end{gathered}$$

Thay số:

$$\begin{gathered} x=\frac{{20.10}^{-3}.9,8+0,{\mathrm{072.4.30.10}}^{-3}}{1000.{\left({30.10}^{-3}\right)}^2.9,8} \\ \approx \left(2,2+0,1\right)cm=2,3cm \end{gathered}$$

Như vậy lực dính ướt có tác dụng làm mẩu gỗ chìm sâu thêm 0,1 cm chiếm tỉ lệ khoảng hơn 4% độ ngập sâu của mẩu gỗ.

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 hay, chi tiết khác:

Bài 37.1 trang 89 SBT Vật Lí 10: Một vòng nhôm mỏng có đường kính 50 mm và trọng lượng P = 68.10^-3 N...

Bài 37.2 trang 89 SBT Vật Lí 10: Một màng xà phòng được căng trên mặt khung dây đồng hình chữ nhật treo thẳng đứng...

Bài 37.3 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một ống nhỏ giọt dựng thẳng đứng bên trong đựng nước. Nước dính hoàn toàn miệng ống...

Bài 37.4 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một vòng nhôm đường kính 50 mm được treo vào một lực kế lò xo sao cho đáy tiếp xúc...

Bài 37.5 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một màng xà phòng căng trên một khung dây đồng hình chữ nhật treo thẳng đứng (H.73.2)...

Bài 37.6 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một vòng nhôm có trọng lượng là 62,8.10^-3 N được đặt sao cho đáy của tiếp xúc với mặt chất lỏng...

Bài 37.8 trang 90 SBT Vật Lí 10: Một chiếc kim hình trụ bằng thép có bôi một lớp mỏng dầu nhờn ở mặt ngoài được đặt nằm ngang...

Bài 37.9 trang 91 SBT Vật Lí 10: Một bình có ống nhỏ giọt ở đầu phía dưới. Rượu chứa trong bình chảy khỏi ống nhỏ giọt này...

Bài 37.10* trang 91 SBT Vật Lí 10: Một ống mao dẫn dài và mỏng có hai đầu đều hở được cắm thẳng đứng xuống nưởc...