Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất hay liên quan đến kiến thức về lực đẩy Archimedes mà chúng ta vừa học nhé. Bài toán này sẽ giúp các em củng cố kiến thức và kỹ năng tính toán của mình.

Đề bài: Một quả cầu bằng sắt treo vào 1 lực kế ở ngoài không khí lực kế chỉ 1,7N. Nhúng chìm quả cầu vào nước thì lực kế chỉ 1,2N. Tính độ lớn lực đẩy Archimedes và Thể tích của quả cầu? Biết khối lượng riêng của nước là 1.000 kg/m³.

Chúng ta hãy cùng nhau phân tích đề bài và tìm lời giải nhé!

1. Tóm tắt các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm:

– Trọng lượng của quả cầu khi ở ngoài không khí (lực kế chỉ khi chưa nhúng vào nước): \(P = 1,7 \text{ N}\)

– Trọng lượng biểu kiến của quả cầu khi nhúng chìm vào nước (lực kế chỉ khi nhúng vào nước): \(P’ = 1,2 \text{ N}\)

– Khối lượng riêng của nước: \(D_{\text{nước}} = 1.000 \text{ kg/m}^3\)

– Gia tốc trọng trường (chúng ta thường lấy giá trị này trong các bài toán Vật lý lớp 8): \(g = 10 \text{ m/s}^2\)

Các đại lượng cần tìm:

– Độ lớn lực đẩy Archimedes: \(F_A = ?\)

– Thể tích của quả cầu: \(V = ?\)

2. Áp dụng kiến thức đã học để giải bài toán:

Bước 1: Tính độ lớn lực đẩy Archimedes (\(F_A\)).

Theo công thức tính lực đẩy Archimedes khi biết trọng lượng của vật trong không khí và trong chất lỏng, chúng ta có:

\(F_A = P – P’\)

Trong đó:

– \(P\) là trọng lượng của vật khi ở ngoài không khí.

– \(P’\) là trọng lượng biểu kiến của vật khi nhúng chìm trong chất lỏng.

Bây giờ, chúng ta thay số vào công thức:

\(F_A = 1,7 \text{ N} – 1,2 \text{ N}\)

\(F_A = 0,5 \text{ N}\)

Vậy, độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên quả cầu khi nhúng chìm trong nước là \(0,5 \text{ N}\).

Bước 2: Tính thể tích của quả cầu (\(V\)).

Chúng ta biết rằng, lực đẩy Archimedes cũng được tính bằng công thức:

\(F_A = D_{\text{lỏng}} \cdot V_{\text{vật}} \cdot g\)

Trong đó:

– \(D_{\text{lỏng}}\) là khối lượng riêng của chất lỏng mà vật được nhúng vào (ở đây là nước).

– \(V_{\text{vật}}\) là thể tích phần vật bị chiếm chỗ trong chất lỏng. Vì quả cầu được nhúng chìm hoàn toàn, nên \(V_{\text{vật}}\) chính là thể tích của quả cầu (\(V\)).

– \(g\) là gia tốc trọng trường.

Từ công thức này, chúng ta có thể suy ra công thức tính thể tích của quả cầu:

\(V = \frac{F_A}{D_{\text{nước}} \cdot g}\)

Bây giờ, chúng ta thay các giá trị đã biết vào công thức:

\(V = \frac{0,5 \text{ N}}{1.000 \text{ kg/m}^3 \cdot 10 \text{ m/s}^2}\)

\(V = \frac{0,5}{10.000}\)

\(V = 0,00005 \text{ m}^3\)

Để dễ hình dung hơn, chúng ta có thể đổi đơn vị sang \(\text{cm}^3\):

Biết \(1 \text{ m}^3 = 1.000.000 \text{ cm}^3\)

\(V = 0,00005 \cdot 1.000.000 \text{ cm}^3\)

\(V = 50 \text{ cm}^3\)

3. Kết luận:

Vậy, qua các bước giải chi tiết trên, chúng ta đã tìm ra được các giá trị cần thiết:

Độ lớn lực đẩy Archimedes là: \(F_A = 0,5 \text{ N}\)

Thể tích của quả cầu là: \(V = 0,00005 \text{ m}^3\) (hoặc \(50 \text{ cm}^3\))

Các em thấy đấy, khi chúng ta nắm vững công thức và trình bày bài giải một cách logic, việc giải bài tập vật lý trở nên thật đơn giản phải không nào? Hãy tiếp tục luyện tập để thành thạo hơn nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy (cô) nhé!