Giải SBT Vật lí 10 Bài 12. Chuyển động của vật trong chất lưu có đáp án

Hình 12.1 biểu diễn các lực tác dụng lên quả tennis đang rơi thẳng đứng. Hãy cho biết lực $\overrightarrow{D}$ là lực gì. Cho m = 56 g, hãy tính gia tốc của quả tennis.

Xét một viên bi có khối lượng m đang rơi trong không khí. Hãy biểu diễn các lực tác dụng lên viên bi đang rơi đều.

Một số loài chim khi di cư xa thường bay thành từng đàn có hình góc nhọn (Hình 12.2). Tại sao lại có sự sắp xếp như vậy?

Một hòn đá được thả rơi vào chất lỏng. Sau một khoảng thời gian, người ta quan sát thấy hòn đá chuyển động thẳng đều. Khi đó, các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như Hình 12.3. Hình 12.3 đã biểu diễn đủ các lực tác dụng lên vật chưa? Nếu chưa, hãy bổ sung và tính độ lớn của lực còn thiếu.

Hãy giải thích tại sao khi xét chuyển động rơi của vật, trong nhiều trường hợp ta chỉ xét tác dụng của trọng lực và lực cản không khí, có thể bỏ qua lực nâng của không khí. So sánh lực nâng của không khí và trọng lượng của một viên bi làm từ lithium nguyên chất để rút ra kết luận. Biết lực nâng của không khí có biểu thức tương tự lực nâng của nước, khối lượng riêng của không khí ở 20⁰C là 1,20 kg/m³, khối lượng riêng của lithium là 530 kg/m³. Tại sao lại chọn lithium là vật liệu so sánh?

Khi một quả cầu chuyển động trong chất lỏng, vật chịu tác dụng của lực cản được gọi là lực nội ma sát. Biểu thức độ lớn của lực nội ma sát được xác định bởi định luật Stokes: $f=6\pi .r.v.\eta$ .

Trong đó:

f là lực nội ma sát (N)

r là bán kính quả cầu (m)

v là tốc độ tức thời của quả cầu (m/s)

 $\eta$ là hệ số ma sát nhớt hay độ nhớt của chất lỏng (Pa.s)

Khi chuyển động của quả cầu đạt trạng thái ổn định, quả cầu chuyển động với tốc độ bão hòa được xác định bởi biểu thức

$v_{bh}=\frac{2r^2.g.\left(\sigma -\rho \right)}{9\eta }$

Trong đó:

V_bh là tốc độ bão hòa (m/s)

g là gia tốc trọng trường (m/s²)

 $\sigma$ là khối lượng riêng của quả cầu (kg/m³)

 $\rho$ là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)

Xét một quả cầu đang rơi thẳng đều trong một chất lỏng với các thông số sau:

Đường kính của quả cầu = 3,0 mm

Khối lượng riêng của quả cầu = 2 500 kg/m³

Khối lượng riêng của chất lỏng = 875 kg/m³

Tốc độ bão hòa = 160 mm/s

Biết gia tốc trọng trường là 9,8 m/s². Hãy xác định độ nhớt của chất lỏng và độ lớn của lực nội ma sát tác dụng lên vật đang chuyển động ở tốc độ bão hòa.