4. Một vòng nhôm hình trụ rổng có bán kính trong 3 cm, bán kính ngoài 3,2 cm, chiều cao 12 cm đặt nằm ngang trong nước. Tính độ lớn lực cần thiết để nâng vòng ra khỏi mặt nước. Để xác đị[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ 4.
CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG A TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Các tượng bề mặt chất lỏng
+ Lực căng bề mặt tác dụng lên đoạn đường nhỏ bề mặt chất lỏng ln có phương vng góc với đoạn đương tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l đoạn đường đó: f = l
hệ số căng bề mặt (suất căng bề mặt), đơn vị N/m Giá trị phụ thuộc
vào nhiệt độ chất nhiệt độ chất lỏng: giảm nhiệt độ tăng
+ Bề mặt chất lỏng sát thành bình chứa có dạng mặt khum lỏm thành bình bị dính ướt có dạng mặt khum lồi thành bình khơng bị dính ướt + Hiện tượng mức chất lỏng ống có đường kính nhỏ ln dâng cao hơn, hạ thấp so với bề mặt chất lỏng bên ống gọi tượng mao dẫn Các ống nhỏ xảy tượng mao dẫn gọi ống mao dẫn
B CÁC DẠNG BÀI TẬP
2 Lực căng bề mặt chất lỏng * Cơng thức
Lực căng mặt ngồi: f = l Với (N/m) hệ số căng mặt ngoài; l đường
giới hạn mặt Trường hợp khung dây mãnh mãnh có chu vi l nhúng vào chất lỏng chịu tác dụng lực căng mặt f = 2l lực căng mặt ngồi tác dụng vào hai phía khung
thanh
* Phương pháp giải
Để tìm đại lượng có liên quan đến lực căng bề mặt ta viết biểu thức liên hệ đại lượng biết đại lượng cần tìm từ suy tính đại lượng cần tìm
* Bài tập
1 Một vành khun mỏng có đường kính 34 mm, đặt nằm ngang treo vào đầu lò xo để thẳng đứng Nhúng vành khuyên vào cốc nước, cầm đầu lò xo kéo vành khuyên khỏi nước, ta thấy lò xo dãn
(2)thêm 32 mm Tính hệ số căng mặt ngồi nước Biết lị xo có độ cứng 0,5 N/m
2 Nhúng khung hình vng cạnh dài 8,75 cm, có khối lượng g vào rượu kéo lên Tính lực kéo khung lên Biết hệ số căng mặt rượu 21,4.10-3 N/m.
3 Một vịng xuyến có đường kính ngồi 44 mm đường kính 40 mm Trọng lượng vòng xuyến 45 mN Lực bứt vòng xuyến khỏi bề mặt glixêrin 20 0C 64,3 mN Tính hệ số căng mặt glixêrin ở
nhiệt độ
4 Một vịng nhơm hình trụ rổng có bán kính cm, bán kính ngồi 3,2 cm, chiều cao 12 cm đặt nằm ngang nước Tính độ lớn lực cần thiết để nâng vòng khỏi mặt nước Biết trọng lượng riêng nhôm 28.103 N/m3; suất
căng mặt ngồi nước 73.10-3 N/m; nước dính ướt nhôm.
5 Để xác định suất căng mặt rượu người ta làm sau: Cho rượu vào bình, chảy ngồi theo ống nhỏ giọt thẳng đứng có đường kính mm Thời gian giọt rơi sau giọt giây Sau thời gian 780 giây có 10 g rượu chảy Tính suất căng mặt rượu Lấy g = 10 m/s2.
6 Một cầu có mặt ngồi hồn tồn khơng bị dính ướt Bán kính cầu 0,2 mm Suất căng mặt nước 73.10-3 N/m Bỏ qua lực đẩy Acsimet
tác dụng lên cầu
a) Tính lực căng mặt ngồi lớn tác dụng lên cầu đặt mặt nước
b) Quả cầu có trọng lượng khơng bị chìm?
* Hướng dẫn giải
1 Vành khuyên bắt đầu kéo khỏi mặt nước lực đàn hồi lực căng mặt ngoài:
Fdh = Fc hay kl = 2d = kΔl
2πd = 74,9.10-3 N/m. 2 Lực kéo khung lên: Fk = P + Fc = m.g + .2.4.a = 0,035 N 3 Lực kéo vòng xuyến lên:
Fk = P + .(d1 + d2) =
Fk−P
π(d1+d2) = 73.10-3 N. 4 Lực cần thiết để nâng vịng nhơm lên:
(3)F = P + .2(r1 + r2) = h(r 2
- r
) + .2(r1 + r2) = 0,0114 N
5 Khi trọng lượng giọt rượu lực căng mặt ngồi tác dụng lên giọt rượu rơi xuống nên:
m t Δt
g
= ..d = mg Δt
tπd = 40,8.10-3 N/m.
6 a) Lực căng mặt lớn nhất: F = .2.r = 9,2.10-5 N
b) Quả cầu khơng bị chìm khi: P F = 9,2.10-5 N C TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN
Một vòng nhơm mỏng có đường kính 50 mm có trọng lượng P = 68.10-3 N
được treo vào lực kế lị xo cho đáy vịng nhơm tiếp xúc với mặt nước Lực tối thiểu để kéo vịng nhơm khỏi mặt nước bao nhiêu, hệ số căng mặt nước 72.10-3 N/m?
A 1,13.10-2 N. B 2,26.10-2 N. C 22,6.10-2 N. D 9,06.10-2 N.