Một khối gỗ đặc hình trụ, tiết diện đáy S= 300\(cm^2\), chiều cao h= 50cm, có trọng lượng riêng d= 6000 N/\(m^3\) được giữ ngập trong 1 bể nước đến độ sâu x=40cm bằng 1 sợi dây mảnh, nhẹ, không giãn ( mặt đáy song song với mặt thoáng nước) như hình vẽ.
a, tính lực căng sợi dây
b, Nếu dây bị dứt khối gỗ sẽ chuyển động như thế nào?
c, Tính công tối thiểu để nhấn khối gỗ ngập sát đáy. Biết độ cao mức nước trong bể là H= 100cm, đáy bể rất rộng, trọng lượng riêng của nước là \(d_0=10000N\)/\(m^3\)
Bài 1
S = 300cm^2 = 0,03m3
h = 50cm = 0,5m
d = 6000N/m3
x = 40cm = 0,4m
dn = 10 000N/m3
a. Thể tích khối gỗ là:
V =Sh = 0,03.0,5 = 0,015m3
Trọng lượng khối gỗ là :
P = d.V = 6 000.0,015 = 90N
Thể tích phần chìm:
V’ = Sx = 0,03.0,4 = 0,012m3
Lực acsimet tác dụng lên khối gỗ :
FA = dn.V’ = 10 000.0,012 = 120N
Lực căng dây là :
F =FA – P = 120 – 90= 30N
b. Khối gỗ sẽ nổi lên vì FA > P(theo phương thẳng đứng hướng từ dưới lên)
Gọi x’ là chiều sâu độ chìm của vật
Gọi FA’ là lực acsimet sau khi vật nổi trên mặt nước
Khi nổi lên mặt nước, lúc này FA’ = P
ð 90 = dn.S.x’
ð 90 = 10 000.0,03.x’
ð x’ = 0,3m
h – x’ = 0,5 – 0,3 = 0,2m
vậy vật nổi lên 0,2m