Với giải bài 3 trang 202 sgk Vật Lí lớp 10 được biên soạn lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập môn Vật Lí 10. Mời các bạn đón xem:
Lực căng bề mặt chất lỏng
$F = \sigma\ell$
Trong đó:
- F: lực căng bề mặt chất lỏng (N)
- σ: hệ số căng bề mặt của chất lỏng (N/m)
- l: độ dài đường giới hạn bề mặt chất lỏng (m)
Giải thích hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng
Bên trong lòng chất lỏng các phân tử chất lỏng ở cạnh nhau theo mọi hướng nên lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng bị chia nhỏ cho các phân tử chất lỏng xung quanh. Đối với các phân tử chất lỏng ở bề mặt, do các phân tử chất lỏng xung quanh bị ít đi nên lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng không bị chia quá nhỏ cho các phân tử chất lỏng xung quanh từ đó hình thành nên lực căng bề mặt của chất lỏng giữ cho mặt chất lỏng luôn “căng”.
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt
- Hiện tượng dính ướt là hiện tượng một vật liệu nào đó bị dính chất lỏng và bị ướt, chất lỏng lan rộng ra trên bề mặt tiếp xúc và có hình dạng bất kỳ.
- Hiện tượng không dính ướt là hiện tượng vật liệu đó khi tiếp xúc với chất lỏng và vật giữ nguyên được trạng thái khô ráo, chất lỏng có xu hướng co tròn lại thành một khối cầu sau đó bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.
Hiện tượng mao dẫn
Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dân lên hay hạ xuống của mực chất lỏng ở bên trong các ống có bán kính trong nhỏ (gọi là ống mao dẫn), trong các vách hẹp, khe hẹp, các vật xốp … so với mực chất lỏng bên ngoài.
Công thức tính độ chênh lệch mức chất lỏng khi xảy ra hiện tượng mao dẫn
\[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\]
Trong đó:
- σ: hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng(N/m)
- ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
- d: đường kính trong của ống (m)
- h: là độ chênh giữa mức chất lỏng bên trong và bên ngoài ống mao dẫn (m)
- gia tốc rơi tự do (m/s2)
VẬT LÝ 10 | VẬT LÝ 11 | VẬT LÝ 12
I/ Tóm tắt lý thuyết.
1/ Lực căng bề mặt của chất lỏng:
F = σ.l
Trong đó:- σ: hệ số căng bề mặt (N/m)
- l: chiều dài đường giới hạn bề mặt chất lỏng (m)
a/ Công thức tính độ dâng (hạ) của mực chất lỏng trong ống mao dẫn
\[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\]
Trong đó:- ρ: khối lượng riêng của chất lỏng
- d: đường kính ống mao dẫn
\[h=\dfrac{2\sigma }{\rho gd}\]
Trong đó:- ρ: khối lượng riêng của chất lỏng
- d: bề rộng của khe hẹp
Bài tập 1. Để xác định hệ số căng bề mặt của rượu người ta làm như sau: Cho rượu vào cái bình chảy nhỏ giọt ra ngoài theo một ống nhỏ, đường kính miệng ống 4(mm), đặt thẳng đứng. Thời gian giọt này rơi sau giọt kia là 2(s). Sau 65(phút) có 100g rượu chảy ra. Cho g=10(m/s2). ĐS 0,04(N/m).
Hướng dẫn
t = 65phút = 3900s; M = 100g = 0,1kg; d = 4.10-3m
rượu chảy ra khi lực căng bề mặt = trọng lực của 1 giọt rượu =>
m.g = σ.πd => \[\dfrac{M}{t/2}\]g = σ.πd => σ = 0,04N/m
a/ Nhúng thẳng đứng ống trên vào nước. Cho hệ số căng bề mặt của nước là 0,073(N/m) và khối lượng riêng của nước là 1000(kg/m3). Nước dính ướt hoàn toàn thủy tinh. Tính độ dâng. ĐS 2,98(cm).
b/ Nhúng thẳng đứng ống trên vào thủy ngân, thấy độ hạ là 1,4(cm). Xác định hệ số căng bề mặt. Cho khối lượng riêng của thủy ngân là 13600(kg/m3). ĐS 0,047(N/m).
Hướng dẫn
a/ \[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\]
b/ \[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\] => σ
ĐS: 0,0789N/m).
Hướng dẫn
V = 3.10-6m3; d = 10-3m; ρ = 1000kg/m3; n = 120
khối lượng của 1 giọt m = \[\dfrac{V.\rho}{n}\]
rượu chảy ra khi lực căng bề mặt = trọng lực của 1 giọt rượu =>
m.g = σ.πd => σ = 0,0789N/m.
Hướng dẫn
Cột nước còn lại trong ống được giữ bởi lực căng bề mặt của mặt lõm trên và mặt lõm dưới; hai lực này cùng hướng lên trên và hợp lực của chúng có độ lớn: F = 2σπd
Trọng lượng của cột nước còn lại trong ống: P = mg = ρ.S.h.g = ρ.(πd2/4).h.g
Ta có P = F => h
Hướng dẫn
F$_{k}$ = P + F$_{c}$ = P + σ.2(2πR)
Hướng dẫn
σ1 = 0,017N/m; ρ1 = 700kg/m3; ρ2 = 800kg/m3
khi nhúng vào trong ete
\[h_1=\dfrac{4\sigma_1 }{\rho_1 gd_1}\] ; \[h_2=\dfrac{4\sigma_1 }{\rho_1 gd_2}\]
h2 - h1 = \[\dfrac{4\sigma_1}{\rho_1}(\dfrac{1}{d_2}-\dfrac{1}{d_1})\] (1)
tương tự khi nhúng vào trong dầu
h'2 - h'1 = \[\dfrac{4\sigma_2}{\rho_2}(\dfrac{1}{d_2}-\dfrac{1}{d_1})\] (2)
từ (1) và (2) => \[\dfrac{h'_2-h'_1}{h_2-h_1}\]=\[\dfrac{\sigma_2\rho_1}{\sigma_1\rho_2}\] = 3/2 => σ2
Hướng dẫn
l = 8.10-2m; σ = 0, 04N; ρ = 8900kg/m3
gọi d là đường kính của thanh CD => khối lượng thanh CD
m$_{CD}$ = ρ.V = ρ.l.(πd2/4)
để thanh cân bằng P = F => mg = 2σ.l => d
Hướng dẫn
d = 1,5.10-3m; σ = 0,0728N/m; ρ = 103kg/m3
h = \[\dfrac{2\sigma}{\rho.g.d}\]
ĐS 0,041(N/m).
Hướng dẫn
d1 = 38.10-3mk; d2 = 40.10-3m; Δl = 20.10-3m; k = 0,5N/m
F$_{đh}$ = F => k.Δl = σ(πd1 + πd2) => σ
ĐS 4,6.10-5(N) và 0,46(mg)
Hướng dẫn
R = 0,1.10-3m; σ = 0,073N/m
F = σ(2πR) = mg => m
Hướng dẫn
d1 = 4.10-3m; d2 = 2.10-3m; Δh = 7,3.10-3m;
Do nước làm ướt hoàn toàn vật rắn nên mực nước trong nhánh 2 cao hơn mực nước trong nhánh 1 và các mặt khum là mặt cầu lõm.
Xét điểm A nằm ngay dưới mặt khum nhánh 1 và điểm B thuộc nhánh 2 trên cùng mặt phẳng nằm ngang với điểm A.
p$_{A}$ = po + ρgΔh - \[\dfrac{4\sigma}{d_1}\]
p$_{B}$ = po - \[\dfrac{4\sigma}{d_2}\]
Khi cột nước cân bằng thì: p$_{A}$ = p$_{B}$ => σ
Hướng dẫn
d1 = 10-3m; d2 = 2.10-3m; σ = 0,47N/m
Δh = \[\dfrac{4\sigma}{\rho g}(\dfrac{1}{d_1}-\dfrac{1}{d_2})\]
ĐS 0,037(N).
Hướng dẫn
m = 2.10-3kg; l = 4.8,75.10-2 = 35.10-2m
F$_{k}$ = mg + 2σl
Hướng dẫn
h = \[\dfrac{4\sigma}{\rho.g.d}\] => ρ
Hướng dẫn
F = F1 - F2 = l(σ1 - σ2)
Hướng dẫn
V = 20.10-6m3
khi 1 giọt bắt đầu rơi P = F => mg = σ(πd) => D.V1.g = σ(πd) => V1 => N = V/V1
Hướng dẫn
khi 1 giọt bắt đầu rơi P = F => mg = σ(πd) => m
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 10 chương chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể
nguồn: vật lí phổ thông trực tuyến lớp 10