Một vòng nhôm mỏng khối lượng 5,7 g được treo vào một lực kế lò xo

Giải SBT Vật lí 10 Bài tập cuối chương 7

Bài VII.7 trang 95 SBT Vật Lí 10: Một vòng nhôm mỏng khối lượng 5,7 g được treo vào một lực kế lò xo và mặt đáy của vòng nhôm đặt tiếp xúc với mặt nước đựng trong cốc thủy tinh. Đường kính ngoài của vòng nhôm bằng 40 mm. Cho biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10^-3 N/m. Bỏ qua độ dày của vòng nhôm. Lấy g = 9,8 m/s^-2. Xác định lực kéo vòng nhôm để có thể bứt nó lên khỏi mặt nước.

Lời giải:

Muốn kéo vòng nhôm bứt khỏi mặt thoáng của nước thì cần tác dụng lên nó lực F hướng thẳng đứng lên trên và có cường độ nhỏ nhất bằng tổng trọng lực P của vòng nhôm và lực căng bề mặt F_c của nước:

F = P + F_c

Vì mặt nước tiếp xúc với cả mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm nên lực căng bề mặt F_c có độ lớn bằng:

F_c = σ(πD + πd) ≈ σ2πD

với D là đường kính ngoài và d là đường kính trong của vòng nhôm mỏng. Bỏ qua độ dày của vòng nhôm và coi gần đúng:

d ≈ D hay D + d ≈ 2D.

Từ đó suy ra: F ≈ P + π2πD.

Thay số, ta tìm được:

F = 5,7.10^-3.9,8 + 72.10^-3.2.3,14.40.10^-3 

≈ 74.10^-3 N.

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

Bài VII.1 trang 94 SBT Vật Lí 10: Một thanh đồng thau hình trụ có tiết diện 25 cm² bị nung nóng từ nhiệt độ 0^oC đến 100^oC...

Bài VII.2 trang 95 SBT Vật Lí 10: Một vòng đồng mỏng khối lượng 15 g có đường kính 50 mm được treo vào một lực kế...

Bài VII.3 trang 95 SBT Vật Lí 10: Một thỏi nhôm khối lượng 8,0 kg ở 20^oC. Xác định lượng nhiệt cung cấp làm nóng chảy...

Bài VII.4 trang 95 SBT Vật Lí 10: Một dây đồng tiết diện 4mm², được uốn thành một vòng tròn bán kính 100 cm...

Bài VII.5 trang 95 SBT Vật Lí 10: Xác định độ dài của thanh đồng và độ dài của thanh thép ở 0^oC sao cho ở bất kì nhiệt độ nàọ...

Bài VII.6 trang 95 SBT Vật Lí 10:  Một khối sắt hình lập phương bị nung nóng và hấp thụ lượng nhiệt 297 kJ...

Bài VII.8 trang 96 SBT Vật Lí 10: Xác định lượng nhiệt cần cung cấp để biến đổi 6,0 kg nước đá ở - 20^oC thành hơi nước ở 100^oC...

Bài VII.9* trang 96 SBT Vật Lí 10: Một đám mây thể tích 2,0.10¹⁰ m³ chứa hơi nước bão hòa trong khí quyển ở nhiệt độ 20^oC...

Bài VII.10 trang 96 SBT Vật Lí 10: Một sợi dây thép AB và một sợi dây đồng CD có độ dài và tiết diện giống nhau...