Câu hỏi:
2 năm trước
Một vòng nhôm mỏng có đường kính 100 mm và trọng lượng P = 50.10-3 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 73.10-3 N/m. Xác định lực kéo để có thể bứt vòng nhôm lên khỏi mặt nước
Trả lời bởi giáo viên
Đáp án đúng: a
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 nó mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm có độ lớn:
\({F_c} = \sigma .\left( {\pi d + \pi D} \right) \approx \sigma .2\pi D = {2.73.10^{ - 3}}.\pi {.100.10^{ - 3}} = 0,0146\pi \,\left( N \right)\)
Để bứt vòng nhôm ra khỏi mặt nước, lực kéo F của lực kế phải có độ lớn bằng tổng của trọng lượng vòng nhôm và lực căng bề mặt của nước:
\({F_k} = P + {F_c} = {50.10^{ - 3}} + 0,0146\pi = 95,{87.10^{ - 3}}\,\left( N \right)\)
Hướng dẫn giải:
Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó:
\(f = \sigma .l = \sigma .2L\)
Trong đó: σ là hệ số căng bề mặt, đo bằng đơn vị niuton trên mét (N/m). Giá trị σ của phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.
