Giải bài tập 12 Chuyển động của vật trong chất lưu
Giải bài 12 chuyển động của vật trong chất lưu - Sách chân trời sáng tạo vật lí lớp 10
Trong sách này, chúng ta sẽ tìm hiểu về chuyển động của vật trong chất lưu. Trong thực tế, khi mọi vật rơi, chúng luôn chịu lực cản của không khí. Đối với các vật nặng kích thước nhỏ, lực cản này có thể không đáng kể và có thể được bỏ qua. Tuy nhiên, với các vật kích thước lớn, như dù lượn, lực cản của không khí có độ lớn đáng kể. Khi đó, chuyển động của vật rơi sẽ có những đặc điểm gì?
Khi lực cản của không khí có độ lớn đáng kể, vận tốc của vật rơi sẽ bị giảm, dẫn đến việc vật rơi chậm lại. Chúng ta có thể phân tích chuyển động của vật rơi như sau:
- Khoảng thời gian từ 0 đến t1: chuyển động nhanh dần đều
- Khoảng thời gian từ t1 đến t2: chuyển động nhanh dần không đều
- Khoảng thời gian từ t2 trở đi: chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi
Để hiểu hơn về chuyển động của vật trong chất lưu, hãy quan sát hình 12.1 vẽ vecto lực cản của dầu tác động lên viên bi và mô tả chuyển động của viên bi khi được thả không vận tốc đầu vào dầu. Khi viên bi vào dầu, chúng ta sẽ thấy rằng viên bi chuyển động chậm lại và chuyển động đều.
Thông qua việc phân tích chi tiết và cụ thể như vậy, chúng ta hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về chuyển động của vật trong chất lưu và áp dụng kiến thức này vào thực tế một cách hiệu quả.
Bài tập và hướng dẫn giải
Luyện tập 1: Quan sát Hình 12.3, mô tả chuyển động của vận động viên nhảy dù từ khi bắt đầu nhảy khỏi máy bay đến khi chạm đất. Phân tích lực tác dụng lên dù trong từng giai đoạn chuyển động
Vận dụng 1: Tìm hiểu một số biện pháp thực tiễn giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể khi chúng ta bơi.
2.Sự phụ thuộc của lực cản không khí vào hình dạng vật
Câu hỏi 3: Thực hiện thí nghiệm thả rơi hai tờ giấy giống nhau như Hình 12.4, trong đó một tờ được vo tròn và một tờ được để phẳng. So sánh chuyển động của hai tờ giấy này và dự đoán nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau đó.
Luyện tập 2: Quan sát Hình 12.6, kết hợp với kết quả thí nghiệm nghiên cứu của dự án để chỉ ra khi vật có hình dạng nào thì lực cản không khí lên vật là lớn nhất và nhỏ nhất.
Vận dụng: Ngoài các ví dụ được đề cập, hãy tìm hiểu và trình bày ứng dụng của sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng vật trong đời sống. (Gợi ý: Có thể tham khảo các hiện tượng trong Hình 12.7).
Bài tập 1: Xét một vật rơi trong không khí có đồ thị tốc độ rơi theo thời gian được biểu diễn trong Hình 12.2.
a) Vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật tại thời điểm t1 , t2 .
b) Xác định độ lớn hợp lực tác dụng lên vật tại thời điểm t2 .
Bài tập 2: Hãy vẽ lực cản của không khí hoặc nước tác dụng lên các vật trong các trường hợp được mô tả trong Hình 12P.1.
Bài tập 3: Một con cá hề (Hình 12P.2) đang bơi trong nước chịu tác dụng của lực cản F = 0,65 v (v là tốc độ tức thời tính theo đơn vị m/s). Hãy tính lực tối thiểu để con cá đạt được tốc độ 6 m/s, giả sử con cá bơi theo phương ngang.
