Gia sư môn Lý lớp 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ôn thi Đại Học: tháng 10 2013

Thứ Năm, 31 tháng 10, 2013

Lực đẩy Ác-si-mét và những điều thú vị nên biết - Vật lý 8

Lực đẩy Ác-si-mét (hay được viết lực đẩy Archimède hay lực đẩy Archimedes ) xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên hầu như ít có thể nhận thấy được chúng, chính vì vậy nó cũng đã tạo nên khá nhiều điều thú vị. Nào chúng ta cùng tìm hiểu!

1. Lực đẩy Ác-si-mét là gì?

Là lực tác động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực (như trọng trường hay lực quán tính). Hay nói một cách đơn giản nó chính là lực giúp cho thuyền nổi trên nước. Lực này được đặt tên theo Ácsimét, nhà bác học người Hy Lạp đã khám phá ra nó.

2. Lực đẩy Ác-si-mét có tính chất gì?

Lực đẩy Ác-si-mét có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này.

3. Công thức lực đẩy Ác-si-mét như thế nào?

Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét

Độ lớn của lực đẩy Archimedes bằng tích của trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích bị vật chiếm chỗ:

$F_A = d \times V\,$

Trong đó:

FA là lực đẩy Archimedes;

d là trọng lượng riêng của chất lỏng

V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

4. Tác động của lực với một vật trong chất lỏng?

Nếu thả một vật ở trong lòng chất lỏng thì:

· Vật chìm xuống khi lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng:

F_A<P

· Vật nổi khi: F_A>P và dừng nổi khi F_A=P

· Vật lơ lửng trong chất lỏng (trong lòng chất lỏng hoặc trên mặt thoáng - nổi) khi:

F_A=P

Vậy nói 1 cách nôm na, vật sẽ nổi khi "trọng lượng riêng tổng hợp" của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước. Điều này có thể lí giải tại sao kim thì chìm còn tàu thì nổi mặc dù tàu to và nặng gấp nhiều lần so với kim. Kim tuy nhẹ nhưng thể tích chiếm nước nhỏ nên trọng lượng riêng sẽ lớn còn tàu tuy nặng nhưng thể tích chiếm nước rất lớn do đó "trọng lượng riêng tổng hợp" sẽ nhỏ. Kết cấu thân vỏ tàu là kết cấu vỏ có khung gia cường làm bằng thép. Về một khía cạnh nào đó bên trong lớp tôn vỏ tàu hoàn toàn "rỗng" dẫn đến thể tích chiếm nước lớn. Trọng lượng tàu luôn thay đổi nên "trọng lượng riêng tổng hợp" cũng luôn thay đổi theo. Khi ta chất hàng vào tàu, tàu sẽ chìm dần ứng với công thức bên trên. Nếu ta chất quá nhiều hàng, tàu chìm đến mức mà nước sẽ tràn vào chiếm chỗ các không gian trong các kết cấu vỏ rỗng, các khoang, các két, một mặt làm tăng trọng lượng tàu, một mặt làm giảm thể tích chiếm nước kết quả là "trọng lượng riêng tổng hợp" tăng và giá trị này lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Nói cách khác - tàu đang chìm. Tất cả các phân tích trên đây chỉ đúng khi đảm bảo giả thuyết tàu ổn định, không nghiêng, không chúi.

5. Ứng dụng của lực đẩy Ác-si-mét trong thực tế:

Trong thực tế việc nghiên cứu lực đẩy Ác-si-mét giúp cho việc chế tạo tàu ngầm, khinh khí cầu, hay đơn giản là áo phao cứu hộ,...

Sự tồn tại của nó là cơ sở cho việc thuyền bè đi lại và giao thông đường thủy đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống.

6. Chùm ảnh vui về lực đẩy Ác-si-mét

Nhà bác học Ác -si-mét và việc tìm ra lực đẩy một cách tình cờ.

Đọc báo ở biển Chết.
Do hàm lượng muối cao, tỷ trọng nước biển còn lớn hơn cả tỷ trọng người bạn, do đó ta có thể nổi trên biển như một tấm gỗ.

Phao làm gia tăng lực đẩy lên cơ thể giúp bạn nổi trên nước.

Liệu chúng ta có thể làm được với lực đẩy Ác-si-mét bình thường?

Giản đồ Fresnel và những ứng dụng tuyệt vời trong Vật lý 12.

Khi mà hình thức thi trắc nghiệm được áp dụng khá rộng rãi như hiện nay thì theo mình việc tìm được một phương pháp giải nhanh gọn chính xác là hết sức cần thiết. Có phương pháp giải tốt giúp chúng ta giải quyết bài toán nhanh, gọn, tìm ra đáp án mà không mất quá nhiều công sức. Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về Phương pháp giản đồ Fresnel trong giải toán Vật lý 12.

Phương pháp giản đồ Fresnel trong Vật lý 12

1. Tìm hiểu chung về phương pháp

Đây là phương pháp kết hợp giữa việc sử dụng giản đồ vector (hay nói đơn giản là một hệ trục tọa độ vector) cùng với việc tính toán và đặc biệt là kĩ năng bấm máy tính bỏ túi. Nhìn chung chúng ta sẽ biểu diễn các đại lượng cần tính toán dưới dạng vector lên hệ trục tọa độ rồi dựa vào các quy tắc cho trước để tìm ra lời giải.

2. Nội dung phương pháp

Bài toán tổng hợp hai dao động điều hòa:

Đây là một bài toán khá cơ bản và có thể giải quyết bằng phương pháp lượng giác, áp dụng thẳng công thức hoặc đơn giản là bấm máy tính. Tuy nhiên với việc áp dụng phương pháp giản đồ ta sẽ nhìn toàn diện được bài toán và không bị lúng túng khi đề bài thay đổi yêu cầu.

Ví dụ: Tìm dao động tổng hợp của hai dao động sau:

$x _{1} = 3cos(\2.\pi t+ \pi/2)$

$x _{2} = 4cos(\2.\pi t)$

Giải

Biểu diễn hai dao động trên trên trên cùng một hình vẽ.

Biểu diễn $x _{1}$ = $\vec{A _{1}}$ sao cho $\vec{A _{1}}$ hợp với ox một góc $\frac{\pi}{2}$

Biểu diễn $x _{2}$ = $\vec{A _{2}}$ sao cho $\vec{A _{2}}$ hợp với ox một góc $0$

Từ hình vẽ ta có $\vec{A} = \vec{A _{1}}+ \vec{A _{2}}$ là véc tơ biểu diễn dao động tổng hợp.

Từ hình vẽ dễ tính được

A = 5cm

$tan \varphi = \frac{A _{1}}{A _{2}} = \frac{3}{4}$

Suy ra

$\varphi = 0,643 Rad$

Bài toán mạch RLC

Đây cũng là một bài toán phổ biến và được sử dụng nhiều trong đề thi tốt nghiệp cũng như thi đại học. Tương tự bài trên có nhiều hướng để giải quyết bài toán này tuy nhiên Phương pháp giản đồ lại một lần nữa cho thấy sự ưu việt trong cách giải ngắn gọn, triệt để.

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ bên. Giá trị của các phần tử trong mạch L=1/ $\pi$ (H), C=50/ $\pi$ (F), R=2r. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = UoCos100 $\pi$ t. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai điểm A, N là 200V và hiệu điện thế tức thời giữa hai điểm MN lệch pha so với hiệu điện thế tức thời giữa hai điểm AB là $\pi$ /2. Xác định các giá trị Uo, R, r.

Giải

Vẽ giản đồ như hình

3. Một số lưu ý

Các đại lượng được biểu diễn bởi các vecto mà độ lớn của các vecto tỉ lệ với giá trị của nó.
Độ lệch pha giữa các đại lượng là góc hợp bởi giữa các vecto tương ứng biểu diễn chúng. Véc tơ “nằm trên” (hướng lên trên) sẽ nhanh pha hơn véc tơ “nằm dưới” (hướng xuống dưới).