Xác định lực kéo vòng nhôm đê bứt nó lên khỏi mặt thoáng của chất lỏng

Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Bài 37.6 trang 90 Sách bài tập Vật Lí 10: Một vòng nhôm có trọng lượng là 62,8.10^-3 N được đặt sao cho đáy của tiếp xúc với mặt chất lỏng đựng trong một cốc thuỷ tinh. Đường kính trong và đường kính ngoài của vòng nhôm lần lượt bằng 48 mm và 50 mm. Cho biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10^-3 N/m và của rượu là 22.10^-3 N/m. Xác định lực kéo vòng nhôm đê bứt nó lên khỏi mặt thoáng của chất lỏng trong hai trường hợp: a) chất lỏng là nước ; b) chất lỏng là rượu.

Lời giải:

Muốn kéo vòng nhôm bứt khỏi mặt thoáng của nước thì cần tác dụng lên nó lực F₁ hướng thẳng đứng lên trên và có cường độ nhỏ nhất bằng tổng trọng lực P của vòng nhôm và lực căng bề mặt F_c của nước: F₁ = P + F_c

Vì mặt thoáng của nước tiếp xúc với cả mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm nên lực căng bề mặt Fc có độ lớn bằng :

F_c = σπ(d + D)

Từ đó suy ra: F₁= P + σπ(d + D).

a) Với chất lỏng là nước có σ = 72.10^-3 N/m, ta tìm được :

F₁ = 62,8.10^-3 + 72.10^-3.3,14.(48 + 50). 10^-3 ≈ 85.10^-3 N

Với chất lỏng là rượu có σ = 22.10^-3 N/m, ta tìm được :

F₂ = 62,8.10^-3 + 22.10^-3.3,14.(48 + 50).10^-3 ≈ 69,5.10^-3 N.