Giải Khoa Học Tự nhiên 8 trang 77

Phần lý thuyết: Định luật Archimedes

Nội dung định luật:

Một vật đặt trong chất lỏng chịu tác dụng một lực đẩy hướng thẳng đứng từ dưới lên trên (lực đẩy Archimedes), có độ lớn:

$$F_A = d \cdot V$$

Trong đó:

• $d$: trọng lượng riêng của chất lỏng (đơn vị $N/m^3$)
• $V$: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ($m^3$)
• $F_A$: lực đẩy Archimedes ($N$)

Điều kiện chìm – nổi của một vật trong lòng chất lỏng:

---

Hoạt động: Viên đất nặn chìm và nổi

Đề: Thả một viên đất nặn hình tròn nặng khoảng 100 g vào cốc nước thì viên đất chìm xuống đáy. Hãy tạo hình viên đất nặn thành một vật có thể nổi trên mặt nước. Vận dụng công thức định luật Archimedes, giải thích vì sao cùng một viên đất nặn nhưng hình dạng khác nhau lại lúc chìm, lúc nổi.

Lời giải:

Cách làm cho nổi: nặn viên đất thành hình cái thuyền (lòng rỗng, thành cao) thì nó sẽ nổi trên mặt nước.

Giải thích bằng công thức $F_A = d \cdot V$:

• Khối lượng viên đất không đổi nên trọng lượng $P$ của nó không đổi.
• Khi vo tròn: thể tích phần nước bị chiếm chỗ $V$ nhỏ, nên $F_A$ nhỏ. Lúc này $F_A < P$ → vật chìm.
• Khi nặn thành hình thuyền: phần lõm xuống nước chiếm chỗ một thể tích nước $V$ lớn hơn nhiều, nên $F_A$ tăng lên. Khi $F_A \ge P$ → vật nổi.

Như vậy, hình dạng làm thay đổi thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ, từ đó thay đổi độ lớn lực đẩy Archimedes, quyết định vật chìm hay nổi.

---

Câu hỏi 1: Nắp chai nhựa nổi, viên bi chìm

Đề: Giải thích vì sao trong thí nghiệm mở đầu, nắp chai nhựa lại nổi lên còn viên bi, ốc vít kim loại vẫn nằm ở đáy cốc.

Lời giải:

So sánh trọng lượng riêng của vật với trọng lượng riêng của nước:

• Nắp chai nhựa: làm bằng nhựa, có $d_{nhựa} < d_{nước}$ → nắp chai nổi lên.
• Viên bi, ốc vít kim loại: làm bằng kim loại, có $d_{kim loại} > d_{nước}$ → chúng chìm xuống đáy cốc.

Kết luận: vật nổi hay chìm phụ thuộc vào việc trọng lượng riêng của vật lớn hơn hay nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.

---

Câu hỏi 2: So sánh trọng lượng riêng khi vật chìm, vật nổi

Đề: Hãy so sánh trọng lượng riêng của vật và trọng lượng riêng của nước khi vật chìm, vật nổi.

Lời giải:

• Khi vật chìm: trọng lượng riêng của vật lớn hơn trọng lượng riêng của nước ($d_{vật} > d_{nước}$).
• Khi vật nổi: trọng lượng riêng của vật nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước ($d_{vật} < d_{nước}$).

---

Bài 18: Tác dụng làm quay của lực. Moment lực

Mục tiêu bài học

• Thực hiện thí nghiệm để mô tả được tác dụng làm quay của lực.
• Nêu được tác dụng làm quay của lực lên một vật quanh một điểm hoặc một trục được đặc trưng bằng moment lực.

---

Câu hỏi mở đầu: Đẩy cửa

Đề: Tại sao khi đẩy nhẹ cửa, tay ta đặt xa các bản lề của cánh cửa (hình a) thì mở cửa sẽ dễ dàng hơn khi đặt tay gần bản lề (hình b)?

Lời giải:

Cánh cửa quay quanh trục là các bản lề. Tác dụng làm quay của lực không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm đặt lực đến trục quay.

• Hình a: tay đặt xa bản lề → khoảng cách từ lực đến trục quay lớn → tác dụng làm quay mạnh → đẩy nhẹ cũng mở được cửa dễ dàng.
• Hình b: tay đặt gần bản lề → khoảng cách nhỏ → tác dụng làm quay yếu → phải dùng lực lớn hơn mới mở được cửa.

(Đây chính là ý tưởng về moment lực mà các em sẽ học kỹ ở phần sau.)

---

Thí nghiệm: Lực có thể làm quay vật

Đề bài đặt ra hai nhiệm vụ sau khi treo quả nặng vào các vị trí A, O, C trên thanh nhựa cân bằng:

Nhìn vào Hình 18.1: thanh nhựa nằm ngang, có trục quay tại O ở giữa; A và B nằm bên trái O, C nằm bên phải O.

Nhiệm vụ 1: Treo quả nặng vào vị trí nào thì thanh quay, vị trí nào thì thanh không quay?

• Treo quả nặng vào vị trí O (ngay tại trục quay): thanh không quay, vẫn cân bằng nằm ngang. Vì điểm đặt lực trùng với trục quay nên lực không có tác dụng làm quay.
• Treo quả nặng vào vị trí A hoặc C (cách xa trục quay O): thanh sẽ quay. Vì lực đặt cách trục quay một khoảng nên có tác dụng làm quay thanh.

Nhiệm vụ 2: Mô tả tác dụng làm quay của lực khi treo quả nặng vào điểm A, điểm C

• Treo quả nặng vào điểm A (bên trái trục O): trọng lực của quả nặng kéo đầu A đi xuống, làm thanh quay quanh O theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.
• Treo quả nặng vào điểm C (bên phải trục O): trọng lực kéo đầu C đi xuống, làm thanh quay quanh O theo chiều cùng chiều kim đồng hồ.

Kết luận: Lực tác dụng lên một vật có thể làm vật quay quanh một trục (hoặc một điểm) cố định khi điểm đặt của lực không nằm trên trục quay.

---

Em nắm chắc nhé: cốt lõi của hai bài này là "vật chìm/nổi do so sánh lực đẩy với trọng lượng" và "lực làm quay vật phụ thuộc cả độ lớn lực lẫn khoảng cách tới trục quay". Có chỗ nào chưa rõ cứ hỏi cô nha!