Xác định lực kéo để có thể bứt vòng nhôm lên khỏi mặt nước

Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Bài 37.1, 37.2 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10:

37.1. Một vòng nhôm mỏng có đường kính 50 mm và trọng lượng P = 68.10^-3 N, được treo vào một lực kế lò xo sao cho đáy vòng nhôm tiếp xúc với mặt nước. Cho biết hệ số lực căng bể mặt của nước là 72.10^-3 N/m. Xác định lực kéo để có thể bứt vòng nhôm lên khỏi mặt nước.

A. F = 1,13.10^-3 N B. F = 9,06.10^-2N

C. F = 226.10^-3 N. D. F = 7,2.10^-2 N

37.2. Một màng xà phòng được căng trên mặt khung dây đồng hình chữ nhật treo thảng đứng, đoạn dây ab dài 80 mm có thể trượt không ma sát trên khung này (H.37.1). Cho biết hệ số căng bề mặt của nước xà phòng là 40.10^-3 N/m và khối lượng riêng của đồng là 8,9.10³ kg/m³. Xác định đường kính của đoạn dây ab để nó nằm cân bằng, lấy g ≈ 9,8 m/s².

A. F = 10,8 mm. B. F = 12,6 mm.

C. F = 2,6 mm. D. F = 1,08 mm.

Lời giải:

37.1: Chọn đáp án B

Hướng dẫn:

Vì vòng nhôm mỏng, nên đường kính trong d và đường kính ngoài D của nó gần đúng bằng nhau. Khi đó lực căng bề mặt của nước tác dụng lên chu vi của mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm có độ lớn:

Để bứt vòng dây nhôm ra khỏi mặt nước, lực kéo F của lực kế phải có độ lớn bằng tổng trọng lượng vòng nhôm và lực căng bề mặt của nước:

37.2: Chọn đáp án D

Hướng dẫn:

Lực căng bề mặt của màng xà phòng (có hai mặt) tác dụng lên đoạn dây ab có độ dài l có độ lớn bằng:

Trọng lượng của đoạn dây ab bằng:

Điều kiện cân bằng của đoạn dây ab là: