📖 Bài 17: Lực đẩy Archimedes - lớp 8

💡 Bài 17: Lực đẩy Archimedes

I – Lực đẩy tác dụng lên vật đặt trong chất lỏng

Khái niệm: Mọi vật nhúng trong chất lỏng đều chịu tác dụng của một lực đẩy hướng thẳng đứng từ dưới lên trên. Lực này được gọi là lực đẩy Archimedes.
Điều kiện vật nổi, vật chìm:
- Vật sẽ chìm xuống khi trọng lượng của vật lớn hơn lực đẩy Archimedes ($P > F_A$). Ví dụ: viên bi sắt, ốc vít kim loại chìm trong nước.
- Vật sẽ nổi lên khi trọng lượng của vật nhỏ hơn lực đẩy Archimedes ($P < F_A$). Ví dụ: nắp chai nhựa, miếng xốp nổi trên mặt nước.

Anh Minh họa lực đẩy Archimedes tác dụng lên quả bóng và vật chìm nổi

--Image of: --Minh họa lực đẩy Archimedes tác dụng lên quả bóng và vật chìm nổi Hình 17.1 & 17.2: Khi dùng tay nhấn quả bóng vào nước, ta cảm nhận được lực đẩy đẩy tay ta lên. Viên bi sắt chìm vì trọng lượng lớn hơn lực đẩy, còn miếng xốp nổi vì lực đẩy lớn hơn trọng lượng.

II – Độ lớn của lực đẩy Archimedes

1. Thí nghiệm

Khi nhúng một vật vào bình tràn đầy nước, vật chiếm chỗ một thể tích chất lỏng và làm một lượng nước tràn ra.
Kết quả thí nghiệm cho thấy: Độ lớn của lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật đã chiếm chỗ.

2. Định luật Archimedes

Nội dung định luật: Một vật đặt trong chất lỏng chịu tác dụng một lực đẩy hướng thẳng đứng từ dưới lên trên có độ lớn tính bằng công thức: $$F_A = d \cdot V$$ Trong đó:
- $F_A$: Lực đẩy Archimedes (N).
- $d$: Trọng lượng riêng của chất lỏng ($N/m^3$).
- $V$: Thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ($m^3$).

EM ĐÃ HỌC

Lực đẩy Archimedes có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên.
Công thức tính độ lớn: $F_A = d \cdot V$.
Vật nổi khi $F_A > P$, vật chìm khi $F_A < P$.
Một vật sẽ chìm nếu trọng lượng riêng của nó lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng, và nổi nếu trọng lượng riêng nhỏ hơn chất lỏng.

EM CÓ THỂ (Ứng dụng thực tế chi tiết)

Giải thích tại sao tàu thủy khổng lồ lại nổi: Mặc dù làm bằng thép rất nặng, nhưng tàu được thiết kế rỗng bên trong để thể tích chiếm chỗ ($V$) cực lớn. Điều này tạo ra lực đẩy Archimedes ($F_A$) rất mạnh, đủ để nâng toàn bộ con tàu nổi trên mặt nước.
Cơ chế bơi của cá: Cá có một cơ quan gọi là "bóng hơi". Cá thay đổi thể tích bóng hơi để thay đổi lực đẩy Archimedes tác dụng lên cơ thể, giúp cá có thể nổi lên hoặc lặn xuống tùy ý.
Tính toán trọng tải tàu: Các kỹ sư có thể ước tính thể tích nước biển bị tàu chiếm chỗ để biết được trọng lượng tối đa mà tàu có thể chở mà vẫn đảm bảo an toàn (không bị chìm quá sâu).

BÀI TẬP LIÊN QUAN

Câu 1: Một thỏi nhôm và một thỏi đồng có cùng thể tích được nhúng chìm trong nước. Thỏi nào chịu lực đẩy Archimedes lớn hơn?

Giải thích: Cả hai thỏi có cùng thể tích ($V$) và cùng nhúng trong nước ($d$), nên theo công thức $F_A = d \cdot V$, lực đẩy Archimedes tác dụng lên hai thỏi là như nhau.

Câu 2: Tại sao khi thả một viên đất nặn hình tròn vào nước thì nó chìm, nhưng nếu nặn thành hình cái thuyền thì nó lại nổi?

Giải thích: Khi nặn hình thuyền, thể tích chiếm chỗ ($V$) tăng lên rất nhiều so với hình tròn, làm lực đẩy Archimedes tăng lên đủ để thắng được trọng lượng của đất nặn.

Câu 3: Tại sao khi bơi ở biển, ta lại thấy cơ thể mình "nhẹ" hơn và dễ nổi hơn so với bơi ở hồ nước ngọt?

Giải thích: Trọng lượng riêng ($d$) của nước muối biển lớn hơn nước ngọt. Cùng một thể tích cơ thể chiếm chỗ, nước biển tạo ra lực đẩy Archimedes lớn hơn.

Câu 4: Tính lực đẩy Archimedes tác dụng lên một vật có thể tích $0,5\ dm^3$ nhúng chìm hoàn toàn trong nước. (Biết $d_{nước} = 10,000\ N/m^3$).

Giải: Đổi $0,5\ dm^3 = 0,0005\ m^3$. Lực đẩy là: $F_A = 10,000 \cdot 0,0005 = 5\ (N)$.

Câu 5: Tại sao thợ lặn khi xuống sâu thường mang thêm các quả nặng (chì) bên người?

Giải thích: Để tăng trọng lượng tổng cộng ($P$) của cơ thể và thiết bị, giúp dễ dàng chìm xuống và giữ vị trí ổn định dưới nước trước lực đẩy Archimedes lớn của nước biển.