Một vòng nhôm đặt nằm ngang tiếp xúc với mặt nước. Vòng nhôm có đường kính trong 50 mm, đường kính ngoài 52 mm và cao 50 mm. Cho biết khối lượng riêng của nhôm là 2800 kg/m3, hệ số căng bề mặt của nước là 73.10-3 N. Lấy g = 9,8 m/s2. Xác định lực kéo để có thể bứt vòng nhôm lên khỏi mặt nước.
Lực kéo để bứt vòng nhôm ra khỏi mặt nước có độ lớn bằng :
F = P + Fc
trong đó P = mg là trọng lượng cùa vòng nhôm được tính theo công thức :
\(P = mg = DVg = D{\pi \over 4}\left( {d_2^2 - d_1^2} \right)hg\)
với D là khối lượng riêng và \(V = {\pi \over 4}\left( {d_2^2 - d_1^2} \right)h\) là thể tích của vòng nhôm.
Advertisements (Quảng cáo)
Lực căng bể mặt Fc của nước tác dụng lên hai mặt (trong và ngoài) của vòng nhôm tính theo công thức:
Fc = σπd1 + σπd2 = σπ(d1 + d2)
Thay số, ta tìm được :
\(P = 2800.{{3,14} \over 4}\left[ {{{\left( {{{52.10}^{ - 3}}} \right)}^2} - {{\left( {{{50.10}^{ - 3}}} \right)}^2}} \right]{.50.10^{ - 3}}.9,8 \approx 21,{9.10^{ - 2}}N\)
\({F_c} = {73.10^{ - 3}}.3,14.\left( {{{50.10}^{ - 3}} + {{52.10}^{ - 3}}} \right) \approx 2,{3.10^{ - 2}}\)
Như vậy lực kéo để có thể bứt vòng nhôm lên khỏi mặt nước bằng :
F ≈ 21,9.10-2 +2.3.10-2 = 24,2.10-2 N