Người ta kéo một vật hình trụ đặc đồng chất khối lượng m từ dưới đáy hồ lên trên

Câu hỏi số 217758:

Vận dụng cao

Người ta kéo một vật hình trụ đặc đồng chất khối lượng m từ dưới đáy hồ lên trên như hình vẽ 1. Vận tốc của vật trong quá trình kéo là không đổi v = 0,2 m/s. Trong 50 giây tính từ lúc bắt đầu kéo công suất của lực kéo bằng 7000W, trong 10 giây tiếp theo công suất của lực kéo tăng từ 7000W đến 8000W, sau đó công suất của lực kéo không đổi bằng 8000W.

Biết trọng lượng riêng của nước là d₀ = 10000 N/m³, bỏ qua mọi ma sát, khối lượng ròng rọc và lực cản của nước. Coi độ sâu của nước trong hồ không thay đổi trong quá trình kéo vật. Hãy tính :

a. Khối lượng m và khối lượng riêng của vật

b. Áp lực do cột nước tác dụng lên mặt trên của vật.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:217758

Phương pháp giải

Sự cân bằng lực.

Giải chi tiết

Vật chuyển động qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Vật chuyển động hoàn toàn trong nước

Giai đoạn 2: Vật đang chuyển động từ trong nước ra ngoài không khí

Giai đoạn 3: Vật chuyển động hoàn toàn trong không khí

Công suất của lực kéo là: P = $${A \over t} = {{F.s} \over t} = F.v$$

Giai đoạn 1: Vật chuyển động hoàn toàn trong nước

Lực kéo tác dụng lên vật: $$F = {{{\wp _1}} \over v} = {{7000} \over {0,2}} = 35000N$$

Giai đoạn 3: Vật chuyển động hoàn toàn trong không khí, lực kéo vật là

$$F' = {{{\wp _2}} \over v} = {{8000} \over {0,2}} = 40000N$$

Trong lượng của vật P = F’= 40000N

Khối lượng của vật: m = P/10 = 4 0000/10 = 4000kg

Lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật: F_A= P – F = 40000 – 35000 = 5000N

Thể tích của vật: V = F_A/d₀= 5000/10000 = 0,5m³.

Khối lượng riêng của vật là:$${d_V} = {m \over V} = {{4000} \over {0,5}} = 8000N/{m^3}$$

b. Khoảng cách từ mặt thoáng đến mặt trên của vật khi vật ở đáy hồ: h = v.t₁= 0,2.50 = 10m

Áp suất của nước tác dụng lên mặt trên của vật: p = d₀h = 10000.10 = 100000Pa

Giai đoạn 2: Vật đang chuyển động từ trong nước ra ngoài không khí

Độ cao của vật: h’= v.t₂= 0,2.10 = 2m

Diện tích mặt trên của vật: $$S = {V \over {h'}} = {{0,5} \over 2} = 0,25{m^2}$$

Áp lực: F_L= p.S = 100000.0,25 = 25000N

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