Cho 4 quả cầu cùng kích thước A, B, C, D và một đòn bẩy (bỏ qua khối lượng của đòn bẩy) .

Câu hỏi số 216458:

Vận dụng cao

Cho 4 quả cầu cùng kích thước A, B, C, D và một đòn bẩy (bỏ qua khối lượng của đòn bẩy) . Thí nghiệm cho thấy đòn bẩy cân bằng trong cả 3 trường hợp được bố trí theo sơ đồ ở hình 1 (gồm 3 hình: hình 1a, hình 1b và hình 1c).

a. So sánh khối lượng riêng của chất làm thành các quả cầu.

b. Trong thí nghiệm ở hình 1a, nếu nhúng ngập quả A vào dầu (D₁ = 0,8g/cm³), nhúng ngập quả B vào nước (D₂ = 1g/cm³) thì đòn bẩy nghiêng về phía nào?

c. Trong thí nghiệm ở hình 1b và hình 1c, đòn bẩy nghiêng về phía nào nếu đem nhúng ngập tất cả các vật trong nước?

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:216458

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính lực đẩy Acsimet F_A = d.V

Áp dụng sự cân bằng lực

Giải chi tiết

a) Ta có thể tích các quả cầu bằng nhau: V_A = V_B = V_C = V_D =V

+ Từ hình 1a ta có : P_A.2 = P_B.2 => P_A = P_B =>${{{P_A}} \over {{V_A}}} = {{{P_B}} \over {{V_B}}} = > {d_A} = {d_B} = > {D_A} = {D_B}\left( 1 \right)$

+ Từ hình 1b, ta có : P_C.1 = P_B.2 => ${{{P_C}} \over {{V_C}}} = {{2{P_B}} \over {{V_B}}} = > {d_C} = 2{d_B} = > {D_C} = 2{D_B} = > {D_B} = {{{D_C}} \over 2}\left( 2 \right)$

+ Từ hình 1c, ta có: (P_A + P_C)1 = P_D.2 => (P_B + 2P_B)1 = P_D.2 => 3P_B = 2P_D => $${{3{P_B}} \over {{V_B}}} = {{2{P_D}} \over {{V_D}}} = > 3{d_B} = 2{d_D} = > 3{D_B} = 2{D_D} = > {D_B} = {2 \over 3}{D_D}\left( 3 \right)$$

Từ (1),(2),(3) => D_A = D_B = $${{{D_C}} \over 2} = {2 \over 3}{D_D}\left( 5 \right)$$

b) Lực đẩy Acsimet của dầu tác dụng lên vật A: F_Ad= d₁V = 10D₁V

Lực đẩy Acsimet của nước tác dụng lên vật B: F_An= d₂V = 10D₂V

D₁ < D₂=> F_Ad< F_An

=> (P_A– F_Ad).2 > (P_B– F_An).2

Vậy đòn bẩy nghiêng về phía quả cầu A (Phía quả cấu A chúc xuống)

c) + Hình 1b. So sánh: (P_C– F_AC).1 và (P_B – F_AB)2

Hay là so sánh : P_C– F_AC và 2P_B– 2F_AB

Ta có: P_C = 2P_B

Lực đẩy Acsimet của nước lên các quả cầu đều bằng nhau.

F_AC = F_AB= F_AA= F_AD= F_A

=> P_C – F_AC > 2P_B– 2F_AB

Vậy đòn bẩy nghiêng về phía quả cầu C (Phía quả cấu C chúc xuống)

+ Từ (5) =>$${P_A} = {P_B} = {{{P_C}} \over 2} = {2 \over 3}{P_D}$$

Hình 1c . So sánh : (P_A+ P_C – F_AA– F_AC)1 và (P_D– F_AD)2

Hay là so sánh : (P_A+ 2P_A– 2F_A)1 và $$\left( {{3 \over 2}{P_A} - {F_{AD}}} \right)2$$

Hay là so sánh : 3P_A– 2F_Avà 3P_A– 2F_A

Ta có: 3P_A– 2F_A= 3P_A– 2F_A

Vậy: Đòn bẩy cân bằng

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link