Một ống mao dẫn dài và mỏng có hai đầu đều hở được cắm thẳng đứng xuống nưởc

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

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 sao cho toàn bộ chiều dài của ống ngập trong nước. Dùng tay bịt kín đầu dưới của ống và nhấc ống thẳng đứng lên khỏi nước. Sau đó buông nhẹ tay để đầu dưới của ống lại hở. Xác định độ cao của cột nước còn đọng trong ống. Cho biết đường kính của ống là 2,0 mm, khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³ và hệ số căng bể mặt của nước là 72,5.10^-3 N/m, lấy g ≈ 9,8 m/s².

Lời giải:

Cột nước còn đọng lại được trong ống mao dẫn là do tác dụng cân bằng giữa trọng lượng P của cột nước với tổng các lực dính ướt F_d của thành ống tạo thành mặt khum lõm ở đầu trên và mặt khum lồi ở đầu dưới của cột nước (H.37.3G). Tại vị trí tiếp xúc giữa hai mặt khum của cột nước với thành ống, các lực dính ướt F_d đều hướng thẳng đứng lên phía trên và có cùng độ lớn với lực căng bề mặt F_c của nước.

F_d = F_c = σπd

với d là đường kính của ống mao dẫn và σ là hệ số căng bề mặt của nước. Nếu gọi D là khối lượng riêng của nước và h là độ cao của cột nước trong ống thì trọng lượng cột nước bằng:

$P=mg=Dgh\frac{\pi d^2}{4}$

Khi đó điều kiện cân bằng của cột nước đọng lại trong ống là:

$$\begin{gathered} P=2F_d \\ \Rightarrow Dgh\frac{\pi d^2}{4}=2\sigma \pi d \end{gathered}$$

Từ đó suy ra :

$$\begin{gathered} h=\frac{8\sigma }{Dgd} \\ =\frac{{\mathrm{8.72.10}}^{-3}}{1000.9,8.2,{0.10}^{-3}}\approx 29,4\left(mm\right) \end{gathered}$$

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 37.7 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...

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...