Một vòng nhôm hình trụ rổng có bán kính trong 3 cm, bán kính ngoài 3,2 cm, chiều cao 12 cm đặt nằm ngang trong nước. Tính độ lớn lực cần thiết để nâng vòng ra khỏi mặt nước. Biết trọng lượng riêng của nhôm là 28.103 N/m3; suất căng mặt ngoài của nước là 73.10-3 N/m; nước dính ướt nhôm.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
a. Nước cao 15cm
Diện tích đáy thùng nhôm là: \(S=3,14.R^2=3,14.0,05^2=0,00785(m^2)\)
Thể tích nước chứa trong thùng là: \(V=S.h=0,00785.0,15=0.0011775(m^3)\)
Khối lượng nước là: \(m=V.D=0.0011775.1000=1,1775(kg)\)
Trọng lượng của thùng nước là: \(P=(3+1,1775).10=41,775(N)\)
Áp suất của thùng tác dụng lên sàn nhà là: \(p=\dfrac{P}{S}=\dfrac{41,775}{0,00785}=5321(N/m^2)\)
b. Nước cao 40cm
Diện tích đáy thùng nhôm là: \(S=3,14.R^2=3,14.0,05^2=0,00785(m^2)\)
Thể tích nước chứa trong thùng là: \(V=S.h=0,00785.0,4=0.00314(m^3)\)
Khối lượng nước là: \(m=V.D=0.00314.1000=3,14(kg)\)
Trọng lượng của thùng nước là: \(P=(3+3,14).10=61,4(N)\)
Áp suất của thùng tác dụng lên sàn nhà là: \(p=\dfrac{P}{S}=\dfrac{61,4}{0,00785}=7822(N/m^2)\)
Ta có Fc = F – P = σ .2. π . D ⇒ F = P + σ .2. π . D = 0,0906N
Đáp án: D
Muốn nâng vòng ra thì cần tác dụng lên vòng một lực F hướng lên trên, có giá trị tối thiểu bằng tổng của lực căng và trọng lực:
F = fc + P = 2σl + P
= 2σ.π.2R + P
Thay số:
F = 2. 40.10-3 .π.2.0,06 + 6,4.10-2
= 0,094 N.
Lực cần thiết để nâng vòng nhôm lên:
F = P + s.2p( r 1 + r 2 ) = hp(r 2 2 - r 1 2 )r + s.2p( r 1 + r 2 ) = 0,0114 N.