Người ta thả một quả cầu kim loại vào một ống hình trụ chứa đầy dầu. Lúc đầu, quả cầu

Giải Vật lí 10 Cánh diều Bài tập chủ đề 2

Câu hỏi 5 trang 77 Vật lí 10:

Người ta thả một quả cầu kim loại vào một ống hình trụ chứa đầy dầu. Lúc đầu, quả cầu chuyển động nhanh dần. Sau một khoảng thời gian thì nó chuyển động với tốc độ không đổi. Hãy giải thích:

a) Tại sao lúc đầu quả cầu tăng tốc?

b) Tại sao sau một thời gian thì quả cầu chuyển động đều?

c) Tại sao nói nếu ống đủ cao thì vận tốc khi quả cầu chuyển động đều là vận tốc cuối của nó?

Lời giải:

a) Thả quả cầu vào trong dầu thì quả cầu chịu tác dụng của

+ trọng lực P hướng thẳng đứng xuống dưới

+ Lực đẩy Acsimet F_a hướng thẳng đứng lên trên.

+ Lực ma sát do dầu tác dụng lên quả cầu trong quá trình chuyển động.

Lúc đầu, quả cầu chưa ngập hẳn trong dầu nên lực đẩy Acsimet (F_A = d.V_chìm) lên quả cầu còn nhỏ, lực ma sát do dầu tác dụng lên quả cầu còn nhỏ, hợp lực của hai lực này nhỏ hơn trọng lực, vì vậy hợp lực tác dụng lên vật có hướng thẳng đứng xuống dưới và gây ra gia tốc cho vật, làm vật chuyển động nhanh dần.

b) Sau đó, vật càng chìm dần vào trong dầu, lực đẩy Acsimet và lực cản của dầu tác dụng lên vật tăng dần, đến một giá trị nào đó thì hợp lực của chúng cân bằng với trọng lực, làm vật chuyển động đều.

c) Ban đầu vật chuyển động nhanh dần, nên vận tốc của vật tăng dần, do đó lực cản của môi trường lên vật cũng tăng theo (vì lực cản này tỉ lệ với vận tốc của vật). Đến khi vật đạt vận tốc nào đó thì hợp lực của lực Acsimet và lực cản của môi trường lên vật cân bằng với trọng lực, khi đó vật đã chuyển động được một quãng đường nào đó. Khi ống đủ cao thì vật sau khi đã chuyển động đều sẽ chuyển động đều mãi do các lực tác dụng lên vật đã cân bằng nhau, hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 và vận tốc mà vật đạt được là vận tốc lớn nhất trong quá trình chuyển động của vật cũng là vận tốc cuối của vật.