Bài 17: Lực đẩy Ác-si-mét – Vật lý lớp 8 (Kết nối tri thức)

Chào các bạn! Có bao giờ bạn tự hỏi tại sao một con tàu bằng thép nặng hàng nghìn tấn lại có thể nổi trên mặt nước, trong khi một viên bi thép nhỏ lại chìm nghỉm? Hay tại sao khi nhấc một vật dưới nước lại thấy nhẹ hơn khi nhấc nó ngoài không khí? Tất cả những hiện tượng thú vị này đều được giải thích bằng một nguyên lý khoa học nổi tiếng mang tên nhà bác học vĩ đại Ác-si-mét. Hãy cùng khám phá Lực đẩy Ác-si-mét trong bài học hôm nay nhé!

🔹 I. Mục tiêu bài học

Sau khi hoàn thành bài học này, các bạn sẽ:

Hiểu và phát biểu được định luật Ác-si-mét: Nắm được bản chất của lực đẩy Ác-si-mét và các yếu tố ảnh hưởng đến nó.
Biết được điều kiện nổi, chìm, lơ lửng của vật trong chất lỏng: Giải thích được tại sao vật này nổi, vật kia chìm hoặc lơ lửng.
Vận dụng công thức tính lực đẩy Ác-si-mét để giải bài tập: Áp dụng công thức vào các tình huống thực tế và bài toán từ cơ bản đến nâng cao.

🔹 II. Kiến thức trọng tâm

1. Lực đẩy Ác-si-mét là gì?

Khi bạn nhúng một vật vào chất lỏng (nước, dầu, …), bạn sẽ cảm thấy vật đó dường như nhẹ hơn. Đó là vì chất lỏng đã tác dụng một lực đẩy lên vật. Lực này luôn có phương thẳng đứng và chiều từ dưới lên trên.

Chúng ta gọi lực đó là lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ ).

Định luật Ác-si-mét:

Một vật nhúng vào chất lỏng bị chất lỏng đó đẩy thẳng đứng từ dưới lên với độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

2. Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét

Để tính độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét, chúng ta sử dụng công thức:

$F_A = d \times V$

Trong đó:

$F_A$ : là lực đẩy Ác-si-mét.
- Đơn vị của lực là Newton ( $N$ ).
$d$ : là trọng lượng riêng của chất lỏng mà vật bị nhúng vào.
- Đơn vị chuẩn là Newton trên mét khối ( $N/m^3$ ).
- Ví dụ: $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ , $d_{dầu} = 9000 \text{ N/m}^3$ .
$V$ : là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.
- Đơn vị chuẩn là mét khối ( $m^3$ ).
- Quan trọng:
  - Nếu vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng, thì $V$ chính là thể tích của vật ( $V_{chiếm chỗ} = V_{vật}$ ).
  - Nếu vật nổi trên mặt chất lỏng, thì $V$ chỉ là thể tích phần vật chìm trong chất lỏng ( $V_{chiếm chỗ} = V_{chìm}$ ).
- Cần đổi đơn vị từ $cm^3$ , $dm^3$ sang $m^3$ nếu đề bài cho. ( $1 \text{ m}^3 = 1000 \text{ dm}^3 = 1000000 \text{ cm}^3$ ).

3. Điều kiện nổi – chìm – lơ lửng của vật

Khi một vật được nhúng vào chất lỏng, có ba trường hợp có thể xảy ra, tùy thuộc vào mối quan hệ giữa trọng lượng của vật ( $P$ ) và lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ ):

Vật nổi lên: Khi lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lượng của vật ( $F_A > P$ $F_{A} > P$ ).
- Điều này tương đương với $d_{chất\ lỏng} > d_{vật}$ (trọng lượng riêng của chất lỏng lớn hơn trọng lượng riêng của vật).
Vật chìm xuống: Khi lực đẩy Ác-si-mét nhỏ hơn trọng lượng của vật ( $F_A < P$ $F_{A} < P$ ).
- Điều này tương đương với $d_{chất\ lỏng} < d_{vật}$ .
Vật lơ lửng: Khi lực đẩy Ác-si-mét bằng trọng lượng của vật ( $F_A = P$ $F_{A} = P$ ).
- Điều này tương đương với $d_{chất\ lỏng} = d_{vật}$ .

Lưu ý: Khi vật nổi cân bằng trên mặt chất lỏng, thì lực đẩy Ác-si-mét luôn bằng trọng lượng của vật ( $F_A = P$ ).

🔹 III. 10 ví dụ minh họa có lời giải chi tiết

Hãy cùng áp dụng công thức và điều kiện nổi chìm để giải quyết các bài toán nhé!

Ví dụ 1 (Cơ bản – Tính $F_A$ ): Một vật có thể tích $V = 0.002 \text{ m}^3$ $V = 0.002 m^{3}$ được nhúng chìm hoàn toàn trong nước. Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật. Biết trọng lượng riêng của nước là $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ $d_{n ư ớ c} = 10000 N/m^{3}$ .
- Phân tích: Vật chìm hoàn toàn nên $V_{chiếm\ chỗ} = V_{vật} = 0.002 \text{ m}^3$ . Trọng lượng riêng của chất lỏng $d = 10000 \text{ N/m}^3$ .
- Lời giải:Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật là:
  $F_A = d \times V = 10000 \text{ N/m}^3 \times 0.002 \text{ m}^3 = 20 \text{ N}$
- Đáp số: $F_A = 20 \text{ N}$ .
Ví dụ 2 (Điều kiện nổi/chìm – Cơ bản): Một vật có trọng lượng $P = 25 \text{ N}$ $P = 25 N$ . Khi nhúng vật vào chất lỏng, lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật là $F_A = 30 \text{ N}$ $F_{A} = 30 N$ . Hỏi vật sẽ nổi hay chìm?
- Phân tích: So sánh $F_A$ và $P$ . Ở đây $F_A = 30 \text{ N} > P = 25 \text{ N}$ .
- Lời giải: Vì $F_A > P$ ( $30 \text{ N} > 25 \text{ N}$ ), nên vật sẽ nổi lên.
- Đáp số: Vật nổi.
Ví dụ 3 (Điều kiện nổi/chìm – Lơ lửng): Một vật có trọng lượng $P = 60 \text{ N}$ $P = 60 N$ . Khi nhúng vật vào chất lỏng, lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật là $F_A = 60 \text{ N}$ $F_{A} = 60 N$ . Hỏi vật sẽ như thế nào trong chất lỏng?
- Phân tích: So sánh $F_A$ và $P$ . Ở đây $F_A = 60 \text{ N} = P = 60 \text{ N}$ .
- Lời giải: Vì $F_A = P$ ( $60 \text{ N} = 60 \text{ N}$ ), nên vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng.
- Đáp số: Vật lơ lửng.
Ví dụ 4 (Tính $F_A$ – Chất lỏng khác): Một quả cầu thép có thể tích $V = 100 \text{ cm}^3$ $V = 100 cm^{3}$ được nhúng chìm hoàn toàn trong thủy ngân. Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên quả cầu. Biết trọng lượng riêng của thủy ngân là $d_{thủy\ ngân} = 136000 \text{ N/m}^3$ $d_{t h ủ y n g \overset{a}{^} n} = 136000 N/m^{3}$ .
- Phân tích: $V = 100 \text{ cm}^3 = 0.0001 \text{ m}^3$ . $d = 136000 \text{ N/m}^3$ .
- Lời giải: $F_A = d \times V = 136000 \text{ N/m}^3 \times 0.0001 \text{ m}^3 = 13.6 \text{ N}$ .
- Đáp số: $F_A = 13.6 \text{ N}$ .
Ví dụ 5 (Khái niệm – Vật chìm hoàn toàn): Khi một vật được nhúng chìm hoàn toàn trong chất lỏng, thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ( $V$ $V$ ) có mối quan hệ gì với thể tích của vật ( $V_{vật}$ $V_{v ậ t}$ )?
- Giải thích: Khi vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng, toàn bộ thể tích của vật đều nằm dưới mặt chất lỏng. Do đó, thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ chính bằng thể tích của vật đó ( $V_{chiếm\ chỗ} = V_{vật}$ ).
Ví dụ 6 (Nâng cao – Tính phần nổi): Một khối gỗ có trọng lượng $P = 80 \text{ N}$ $P = 80 N$ . Khi thả vào nước, khối gỗ nổi lên và lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó là $F_A = 100 \text{ N}$ $F_{A} = 100 N$ . Tại sao vật lại nổi lên? Sau khi vật nổi cân bằng, lực đẩy Ác-si-mét có giá trị là bao nhiêu?
- Giải thích: Ban đầu, nếu $F_A$ khi vật chìm hoàn toàn lớn hơn $P$ , vật sẽ nổi lên. Khi vật đã nổi cân bằng trên mặt chất lỏng, một phần của nó nổi lên trên mặt nước, và phần còn lại chìm. Lúc này, tổng lực tác dụng lên vật cân bằng, nên lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên phần chìm của vật sẽ **luôn bằng trọng lượng của vật đó** ( $F_A = P$ ).
  * Lời giải: Ban đầu $F_A > P$ , vật nổi. Khi vật đã nổi cân bằng, lực đẩy Ác-si-mét cân bằng với trọng lượng của vật. Vậy, $F_A = P = 80 \text{ N}$ .
- Đáp số: Vật nổi. Khi nổi cân bằng, $F_A = 80 \text{ N}$ .
Ví dụ 7 (Ứng dụng – Phao): Tại sao phao bơi (làm bằng xốp hoặc nhựa rỗng) lại nổi được trong nước, giúp người bơi không bị chìm?
- Giải thích: Phao bơi được làm từ vật liệu có khối lượng riêng rất nhỏ (ví dụ: xốp) hoặc được thiết kế rỗng bên trong (ví dụ: phao nhựa). Điều này làm cho trọng lượng riêng trung bình của phao rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước ( $d_{phao} < d_{nước}$ ). Theo điều kiện nổi, khi $d_{phao} < d_{nước}$ , vật sẽ nổi. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên phao khi nó chìm một phần sẽ đủ lớn để nâng đỡ người bơi.
Ví dụ 8 (Ứng dụng – Tàu thép): Giải thích vì sao một con tàu làm bằng thép (thép nặng hơn nước rất nhiều) lại có thể nổi được trên mặt biển, trong khi một viên bi thép nhỏ lại chìm?
- Giải thích: Mặc dù thép nặng hơn nước, nhưng con tàu được thiết kế có nhiều khoang rỗng bên trong. Các khoang rỗng này chứa không khí. Do đó, thể tích toàn bộ con tàu (bao gồm cả phần thép và phần không khí) rất lớn so với khối lượng của nó. Điều này làm cho trọng lượng riêng trung bình của con tàu nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước biển ( $d_{tàu} < d_{nước\ biển}$ ). Khi $d_{tàu} < d_{nước\ biển}$ , tàu sẽ nổi. Viên bi thép đặc thì có trọng lượng riêng lớn hơn nước nên chìm.
Ví dụ 9 (Thay đổi chất lỏng): Khi đổ muối vào nước và khuấy đều cho muối tan hết, tại sao một quả trứng (ban đầu chìm trong nước lã) lại nổi lên?
- Giải thích: Khi hòa tan muối vào nước, trọng lượng riêng của nước sẽ tăng lên ( $d_{nước\ muối} > d_{nước\ lã}$ ). Ban đầu, trọng lượng riêng của trứng lớn hơn nước lã nên trứng chìm ( $d_{trứng} > d_{nước\ lã}$ ). Nhưng khi nước có muối, nếu trọng lượng riêng của nước muối đủ lớn (lớn hơn hoặc bằng trọng lượng riêng của trứng, $d_{nước\ muối} \ge d_{trứng}$ ), thì trứng sẽ nổi lên hoặc lơ lửng.
Ví dụ 10 (Trứng chìm/nổi – Cụ thể): Một quả trứng chìm trong nước sạch nhưng lại nổi trong nước muối. Giải thích.
- Giải thích:
  - Trong nước sạch: Trọng lượng riêng của trứng ( $d_{trứng}$ ) lớn hơn trọng lượng riêng của nước sạch ( $d_{nước\ sạch}$ ), nên $F_A < P$ , trứng chìm.
  - Trong nước muối: Khi hòa tan muối vào nước, trọng lượng riêng của nước muối ( $d_{nước\ muối}$ ) tăng lên. Nếu $d_{nước\ muối}$ lớn hơn hoặc bằng $d_{trứng}$ , thì $F_A \ge P$ , trứng sẽ nổi hoặc lơ lửng.

🔹 IV. 20 câu trắc nghiệm có đáp án và giải thích

Câu 1: Lực đẩy Ác-si-mét có phương và chiều như thế nào?
A. Phương ngang, chiều tùy ý
B. Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới
C. Phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên ✅
D. Phương bất kỳ, chiều tùy ý
Giải thích: Lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ ) luôn có phương thẳng đứng và chiều hướng từ dưới lên trên.
Câu 2: Công thức tính độ lớn lực đẩy Ác-si-mét là gì?
A. $F_A = d \times V$ ✅
B. $F_A = m \times g$
C. $F_A = p \times S$
D. $F_A = d / V$
Giải thích: Lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ ) bằng trọng lượng riêng của chất lỏng ( $d$ ) nhân với thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ( $V$ ).
Câu 3: Một vật có trọng lượng $P = 50 \text{ N}$ . Khi nhúng vật vào chất lỏng, lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật là $F_A = 60 \text{ N}$ . Vật sẽ như thế nào?
A. Chìm xuống đáy
B. Nổi lên ✅
C. Lơ lửng trong chất lỏng
D. Không xác định được
Giải thích: Vì $F_A > P$ ( $60 \text{ N} > 50 \text{ N}$ ), nên vật sẽ nổi lên.
Câu 4: Khi một vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng, thể tích $V$ trong công thức $F_A = d \times V$ là gì?
A. Thể tích toàn bộ chất lỏng
B. Thể tích phần chất lỏng còn lại trong bình
C. Thể tích của chính vật đó ✅
D. Thể tích của bình chứa
Giải thích: Khi vật chìm hoàn toàn, toàn bộ thể tích của vật chiếm chỗ một lượng chất lỏng có thể tích bằng thể tích vật.
Câu 5: Một khối sắt có thể tích $0.005 \text{ m}^3$ được nhúng chìm hoàn toàn trong nước. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên khối sắt là bao nhiêu? (Biết $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ )
A. $50 \text{ N}$
B. $500 \text{ N}$
C. $5000 \text{ N}$ ✅
D. $50000 \text{ N}$
Giải thích: $F_A = d \times V = 10000 \text{ N/m}^3 \times 0.005 \text{ m}^3 = 50 \text{ N}$ .
**Lưu ý:** Đáp án đúng là A. $50 \text{ N}$ . Tôi sẽ sửa lại đáp án và giải thích để khớp.
**A. $50 \text{ N}$ ✅**
Giải thích: $F_A = d \times V = 10000 \text{ N/m}^3 \times 0.005 \text{ m}^3 = 50 \text{ N}$ .
Câu 6: Điều kiện để một vật lơ lửng trong chất lỏng là gì?
A. $F_A > P$
B. $F_A < P$
C. $F_A = P$ ✅
D. $F_A = 0$
Giải thích: Vật lơ lửng khi lực đẩy Ác-si-mét cân bằng với trọng lượng của vật.
Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai về lực đẩy Ác-si-mét?
A. Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng.
B. Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ.
C. Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào khối lượng của vật. ✅
D. Lực đẩy Ác-si-mét luôn hướng từ dưới lên trên.
Giải thích: $F_A$ không trực tiếp phụ thuộc vào khối lượng của vật, mà phụ thuộc vào thể tích phần vật chìm và trọng lượng riêng của chất lỏng.
Câu 8: Một khúc gỗ có trọng lượng riêng $d_{gỗ} = 8000 \text{ N/m}^3$ được thả vào nước ( $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ ). Khúc gỗ sẽ:
A. Chìm xuống đáy
B. Nổi lên ✅
C. Lơ lửng
D. Không xác định được
Giải thích: Vì $d_{gỗ} < d_{nước}$ ( $8000 \text{ N/m}^3 < 10000 \text{ N/m}^3$ ), nên khúc gỗ sẽ nổi.
Câu 9: Để một vật có thể nổi trên mặt nước, trọng lượng riêng của vật đó phải như thế nào so với trọng lượng riêng của nước?
A. Lớn hơn
B. Nhỏ hơn ✅
C. Bằng
D. Không liên quan
Giải thích: Vật nổi khi trọng lượng riêng của vật nhỏ hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.
Câu 10: Một vật có thể tích $V = 100 \text{ cm}^3$ được nhúng chìm hoàn toàn trong dầu ( $d_{dầu} = 9000 \text{ N/m}^3$ ). Lực đẩy Ác-si-mét là bao nhiêu?
A. $0.9 \text{ N}$
B. $0.9 \text{ N}$ ✅
C. $9 \text{ N}$
D. $90 \text{ N}$
Giải thích: Đổi $V = 100 \text{ cm}^3 = 0.0001 \text{ m}^3$ . $F_A = d \times V = 9000 \text{ N/m}^3 \times 0.0001 \text{ m}^3 = 0.9 \text{ N}$ .
Câu 11: Tại sao quả bóng bay chứa khí Heli lại có thể bay lên cao?
A. Vì khí Heli nhẹ hơn không khí
B. Vì quả bóng được làm từ vật liệu nhẹ
C. Vì lực đẩy Ác-si-mét của không khí lớn hơn trọng lượng của quả bóng ✅
D. Cả A và C đều đúng
Giải thích: Khí Heli nhẹ hơn không khí, nên trọng lượng riêng của quả bóng (bao gồm vỏ và khí Heli) nhỏ hơn trọng lượng riêng của không khí. Do đó, lực đẩy Ác-si-mét của không khí tác dụng lên quả bóng lớn hơn trọng lượng của nó, khiến bóng bay lên. (Cả A và C đều đúng, nhưng C là lời giải thích vật lý đầy đủ hơn).
Câu 12: Một cục đá lạnh nổi trên mặt nước. Điều này chứng tỏ:
A. Nước lạnh nhẹ hơn nước thường
B. Khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng ✅
C. Lực đẩy Ác-si-mét bằng trọng lượng của cục đá
D. Nước đá không thấm nước
Giải thích: Vật nổi khi trọng lượng riêng (hoặc khối lượng riêng) của vật nhỏ hơn chất lỏng.
Câu 13: Khi một vật nổi cân bằng trên mặt chất lỏng, thì mối quan hệ giữa lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ ) và trọng lượng của vật ( $P$ ) là gì?
A. $F_A > P$
B. $F_A < P$
C. $F_A = P$ ✅
D. Không có mối quan hệ
Giải thích: Khi vật nổi cân bằng, các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau, nên $F_A = P$ .
Câu 14: Thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ là $0.001 \text{ m}^3$ . Trọng lượng riêng của chất lỏng là $12000 \text{ N/m}^3$ . Lực đẩy Ác-si-mét là bao nhiêu?
A. $1.2 \text{ N}$
B. $12 \text{ N}$
C. $120 \text{ N}$ ✅
D. $1200 \text{ N}$
Giải thích: $F_A = d \times V = 12000 \text{ N/m}^3 \times 0.001 \text{ m}^3 = 12 \text{ N}$ .
**Lưu ý:** Đáp án đúng là B. $12 \text{ N}$ . Tôi sẽ sửa lại đáp án và giải thích để khớp.
**B. $12 \text{ N}$ ✅**
Giải thích: $F_A = d \times V = 12000 \text{ N/m}^3 \times 0.001 \text{ m}^3 = 12 \text{ N}$ .
Câu 15: Tại sao một chiếc thuyền bằng gỗ có thể nổi được trên mặt nước?
A. Vì gỗ rất nhẹ
B. Vì lực đẩy Ác-si-mét nhỏ hơn trọng lượng của thuyền
C. Vì trọng lượng riêng trung bình của thuyền (bao gồm cả không khí trong lòng) nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước ✅
D. Vì thuyền có hình dạng đặc biệt
Giải thích: Thuyền gỗ nổi vì trọng lượng riêng trung bình của nó (bao gồm cả phần gỗ và phần không khí) nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.
Câu 16: Một vật có trọng lượng $P = 15 \text{ N}$ và thể tích $V = 0.001 \text{ m}^3$ . Khi nhúng vật vào chất lỏng có $d = 10000 \text{ N/m}^3$ , vật sẽ:
A. Nổi
B. Chìm
C. Lơ lửng ✅
D. Không xác định được
Giải thích: Lực đẩy Ác-si-mét $F_A = d \times V = 10000 \text{ N/m}^3 \times 0.001 \text{ m}^3 = 10 \text{ N}$ . Vì $F_A = 10 \text{ N} < P = 15 \text{ N}$ , vật sẽ chìm.
**Lưu ý:** Đáp án đúng là B. Chìm. Tôi sẽ sửa lại đáp án và giải thích để khớp.
**B. Chìm ✅**
Giải thích: Lực đẩy Ác-si-mét $F_A = d \times V = 10000 \text{ N/m}^3 \times 0.001 \text{ m}^3 = 10 \text{ N}$ . Vì $F_A = 10 \text{ N} < P = 15 \text{ N}$ , vật sẽ chìm.
Câu 17: Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào những yếu tố nào?
A. Khối lượng của vật và trọng lượng riêng của chất lỏng
B. Trọng lượng của vật và thể tích vật
C. Trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ✅
D. Áp suất khí quyển và trọng lượng riêng của chất lỏng
Giải thích: Theo công thức $F_A = d \times V$ , lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng ( $d$ ) và thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ ( $V$ ).
Câu 18: Một vật có trọng lượng riêng $d_{vật}$ và được nhúng vào chất lỏng có trọng lượng riêng $d_{chất\ lỏng}$ . Vật sẽ chìm nếu:
A. $d_{vật} < d_{chất\ lỏng}$
B. $d_{vật} = d_{chất\ lỏng}$
C. $d_{vật} > d_{chất\ lỏng}$ ✅
D. Không xác định được
Giải thích: Vật chìm khi trọng lượng riêng của vật lớn hơn trọng lượng riêng của chất lỏng.
Câu 19: Để một tàu ngầm lặn xuống, nó phải làm gì?
A. Bơm khí vào các khoang rỗng
B. Bơm nước vào các khoang chứa để tăng trọng lượng riêng trung bình ✅
C. Xả nước ra khỏi các khoang chứa
D. Tăng tốc độ
Giải thích: Tàu ngầm bơm nước vào các khoang chứa để tăng trọng lượng của mình, khiến trọng lượng riêng trung bình của nó lớn hơn nước biển, từ đó chìm xuống.
Câu 20: Khi một vật nổi trên mặt chất lỏng, phần thể tích nổi lên trên phụ thuộc vào điều gì?
A. Trọng lượng của vật
B. Trọng lượng riêng của chất lỏng
C. Hình dạng của vật
D. Tỷ số giữa trọng lượng riêng của vật và trọng lượng riêng của chất lỏng ✅
Giải thích: Tỷ lệ phần chìm của vật chính là tỷ số giữa trọng lượng riêng của vật và trọng lượng riêng của chất lỏng ( $V_{chìm} / V_{tổng} = d_{vật} / d_{chất\ lỏng}$ ). Do đó, phần nổi lên cũng sẽ phụ thuộc vào tỷ số này.

🔹 V. Bài tập nâng cao (Thử thách cho bạn!)

Bài 1: Tính $F_A$ khi vật nổi một phần
Một khối gỗ hình lập phương cạnh $20 \text{ cm}$ có trọng lượng riêng $d_{gỗ} = 8000 \text{ N/m}^3$ .

a) Khi thả khối gỗ vào nước ( $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ ), khối gỗ nổi hay chìm?

b) Tính thể tích phần khối gỗ chìm trong nước.

c) Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên khối gỗ khi nó nổi cân bằng.
Bài 2: So sánh lực đẩy Ác-si-mét trong các trường hợp
Hai quả cầu $A$ và $B$ có cùng thể tích $V = 0.001 \text{ m}^3$ . Quả cầu $A$ được làm bằng đồng ( $d_{đồng} = 89000 \text{ N/m}^3$ ), quả cầu $B$ làm bằng nhôm ( $d_{nhôm} = 27000 \text{ N/m}^3$ ). Cả hai được nhúng chìm hoàn toàn vào nước ( $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ ).

a) Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên mỗi quả cầu.

b) So sánh lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên hai quả cầu. Rút ra nhận xét.
Bài 3: Xác định vật liệu dựa vào lực đẩy Ác-si-mét
Một vật có thể tích $0.0005 \text{ m}^3$ được treo vào lực kế. Khi nhúng chìm hoàn toàn vật vào nước ( $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ ), số chỉ của lực kế giảm $5 \text{ N}$ so với khi ở ngoài không khí.

a) Tính lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật.

b) Tính trọng lượng riêng của vật.

c) Nếu vật được làm từ một trong các chất sau: Sắt ( $d = 78000 \text{ N/m}^3$ ), Nhôm ( $d = 27000 \text{ N/m}^3$ ), Gỗ ( $d = 8000 \text{ N/m}^3$ ), thì vật đó có thể làm bằng chất gì?
Bài 4: Tàu ngầm và nguyên lý Ác-si-mét
Giải thích cơ chế hoạt động của tàu ngầm dựa trên nguyên lý lực đẩy Ác-si-mét và điều kiện nổi chìm. Làm thế nào tàu ngầm có thể lặn xuống, nổi lên và lơ lửng ở một độ sâu nhất định?
Bài 5: Bài toán thực tế – Bè gỗ
Một cái bè gỗ hình hộp chữ nhật dài $3 \text{ m}$ , rộng $2 \text{ m}$ , cao $0.5 \text{ m}$ . Khối lượng riêng của gỗ là $800 \text{ kg/m}^3$ . Tính:

a) Thể tích của bè gỗ.

b) Trọng lượng của bè gỗ.

c) Thể tích phần bè gỗ chìm trong nước khi nó nổi cân bằng. (Biết $d_{nước} = 10000 \text{ N/m}^3$ ).

🔹 VI. Mẹo học nhanh và ghi nhớ

“Hai yếu tố của $F_A$ ”: Lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ $F_{A}$ ) tỉ lệ thuận với trọng lượng riêng của chất lỏng ( $d$ ) và thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ ( $V$ ).
- Chất lỏng càng “nặng” ( $d$ lớn) thì lực đẩy càng lớn.
- Vật chìm càng nhiều ( $V$ lớn) thì lực đẩy càng lớn.
“So sánh $F_A$ và $P$ để biết số phận”: Để biết vật nổi, chìm hay lơ lửng, hãy so sánh lực đẩy Ác-si-mét ( $F_A$ $F_{A}$ ) và trọng lượng của vật ( $P$ $P$ ):
- $F_A > P$ : Vật nổi.
- $F_A < P$ : Vật chìm.
- $F_A = P$ : Vật lơ lửng.
- (Hoặc so sánh trọng lượng riêng: $d_{vật}$ với $d_{chất\ lỏng}$ )
“Nước đẩy ta lên, Đất kéo ta xuống”: Đây là câu khẩu hiệu giúp nhớ rằng luôn có hai lực chính tác dụng lên vật trong chất lỏng: lực đẩy Ác-si-mét hướng lên và trọng lực (trọng lượng) hướng xuống.
“Lực đẩy giảm, số chỉ lực kế giảm”: Khi nhúng vật vào chất lỏng, số chỉ lực kế sẽ giảm đi một lượng đúng bằng độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên vật đó. ( $F_A = P_{không\ khí} – P_{chất\ lỏng}$ ).

🔹 VII. Liên kết luyện tập

Để củng cố kiến thức và thực hành một cách vui vẻ, các bạn có thể truy cập:

👉 Làm bài tập Lực đẩy Ác-si-mét, nổi chìm tại đây

🎮 Trò chơi Archimedes – kiểm tra nhanh

Chúc các bạn học tốt và chinh phục kiến thức về lực đẩy Ác-si-mét!