Cho một thước gỗ thẳng dài (mặt thước chia tới mm) có thể quay quanh một trục nằm ngang cố

Câu hỏi số 491622:

Vận dụng cao

Cho một thước gỗ thẳng dài (mặt thước chia tới mm) có thể quay quanh một trục nằm ngang cố định ở một giá thí nghiệm, một bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối lượng riêng của nước), một bình hình trụ lớn đựng dầu hỏa, một lọ nhỏ rỗng, một lọ nhỏ chứa đầy cát có nút đậy kín và hai sợi dây. Hãy trình bày một phương án xác định khối lượng riêng của dầu hỏa.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:491622

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết momen lực và lực đẩy Ác – si – mét

Giải chi tiết

Cơ sở lý thuyết:

- Cân bằng momen lực

- Lực đẩy Archimedes

Các bước tiến hành:

Bước 1: Lắp thanh gỗ vào trục quay để có đòn bẩy. Treo lọ rỗng vào đòn bên phải, treo lọ đầy cát vào một vị trí ở đòn bên trái sao cho đòn bẩy cân bằng nằm ngang. Gọi P₀ là trọng lượng thanh, P là trọng lượng cát trong lọ, l₀ là khoảng cách từ trung điểm thanh đến trục quay, l là khoảng cách từ điểm treo lọ cát đến trục quay. Ta có: \({P_0}{l_0} = Pl\) (1)

Bước 2: Nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi tìm vị trí treo nó sao cho đòn bẩy cân bằng. Gọi l₁ là khoảng cách từ điểm treo lọ cát đến trục quay. Ta có: \({P_0}{l_0} = \left( {P - {F_{A1}}} \right){l_1}\) (2)

Từ (1) và (2) suy ra \(Pl = \left( {P - {F_{A1}}} \right){l_1} \Rightarrow {F_{A1}} = P\dfrac{{{l_1} - l}}{{{l_1}}} \Rightarrow {D_n} = \dfrac{{P\left( {{l_1} - l} \right)}}{{gV{l_1}}}\) (3)

Bước 3: Lặp lại thí nghiệm như bước 2 nhưng thay nước bằng dầu hỏa, dịch chuyển điểm treo sao cho thanh cân bằng. Gọi l₂ là khoảng cách từ điểm treo lọ cát đến trục quay. Tương tự, ta có: \({D_d} = \dfrac{{P\left( {{l_2} - l} \right)}}{{gV{l_2}}}\) (4)

Từ (3) và (4) suy ra: \(\dfrac{{{D_d}}}{{{D_n}}} = \dfrac{{\left( {{l_2} - l} \right){l_1}}}{{\left( {{l_1} - l} \right){l_2}}} \Rightarrow {D_d} = {D_n}.\dfrac{{\left( {{l_2} - l} \right){l_1}}}{{\left( {{l_1} - l} \right){l_2}}}\). Do thước đã chia các vạch nên ta tính tỉ lệ các khoảng cách dựa trên số vạch.

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