Lực đẩy Acsimet là gì? Công thức và ứng dụng trong đời sống

Lực đẩy Acsimet là gì?

Lực đẩy Acsimet (hay lực đẩy Archimedes hoặc lực đẩy Ác-si-mét) là lực tác động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực của Vật lý học (trọng trường hay lực quán tính).

Lực vật lý học này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này. Lực này được đặt tên theo Archimedes, nhà bác học người Hy Lạp đã khám phá ra nó.

Lực đẩy Acsimet giúp thuyền và khí cầu nổi lên, là cơ chế hoạt động của sự chìm nổi của tàu ngầm hay cá, và đóng vai trò trong sự đối lưu của chất lưu.

+ Ký hiệu và đơn vị đo

• Kí hiệu của lực đẩy ác si mét là FA
• Đơn vị đo của lực đẩy ác si mét là Niu tơn, kí hiệu N

Độ lớn lực đẩy Acsimet

Tiếp theo chúng ta sẽ đi tìm hiểu về độ lớn lực đẩy Acsimet. Để hiểu rõ hơn xem đâu là gì thì bạn có thể theo dõi chi tiết phần thông tin được trình bày ở phía dưới đây.

Dự đoán độ lớn của lực đẩy Acsimet

Nhà khoa học người Hy Lạp Archimedes đã phát hiện ra rằng một người càng chìm trong nước thì lực đẩy càng lớn. Điều này có nghĩa là một người chiếm càng nhiều thể tích nước thì lực đẩy của nước đối với cơ thể người càng lớn. mạnh mẽ hơn.

Độ lớn của lực đẩy lên vật được thả trong chất lỏng sẽ bằng với trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Thí nghiệm chứng minh

Chuẩn bị thí nghiệm:

• Cốc chứa A và cốc chứa B
• Bình tràn
• Lực kế
• Vật nặng

Thực hiện thí nghiệm:

• Ghi số chỉ của lực kế khi treo vật nặng vào cốc chứa A. Ta có số chỉ của lực kế là P.
• Tiếp đó nhúng ngập vật nặng vào bình tràn, nước tràn được chứa trong cốc B. Ta có số chỉ của lực kế lúc này là P1
• Đổ nước của cốc chứa B vào cốc chứa A. Ta có số chỉ của lực kế là P.

Nhận xét:

• Giá trị P1 < P: vì có lực đẩy Ác – si – mét tác dụng lên vật nặng.
• Giá trị của lực đẩy Ác – si – mét.

Theo lý thuyết => FA = P – P1 (1)

Khi đổ nước ở cốc chứa B vào cốc chứa A ta có:

P1 + FA = P (2)

=> Trọng lượng nước ở cốc chứa B là giá trị của lực đẩy Ác-si-mét

Từ (1) và (2) => dự đoán trên về độ lớn của lực đẩy Ác -si – mét là đúng.

Kết luận độ lớn lực đẩy ác-si-mét

• Độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ.
• Độ lớn lực đẩy luôn bằng trọng lượng của vật.

Sự nổi

Nếu thả một vật ở trong lòng chất lỏng sẽ có ba trường hợp xảy ra như sau

• FA < P : Vật chìm xuống khi lực đẩy acsimet nhỏ hơn trọng lượng.
• FA > P : Vật sẽ nổi và dừng nổi khi FA = P.
• FA = P : Vật lơ lửng trong chất lỏng (hoặc trên mặt thoáng).

Nếu tổng trọng lượng riêng của một vật nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước thì vật đó sẽ nổi. Điều này cũng có thể giải thích tại sao những con tàu lớn hơn và nặng hơn kim loại gấp nhiều lần nhưng chúng vẫn có thể nổi trên mặt nước.

Kim loại nhẹ nhưng trọng lượng riêng lớn vì độ dịch chuyển của nước nhỏ, tàu nổi vì độ dịch chuyển của chúng rất lớn và tổng trọng lượng riêng nhỏ.

Tuy nhiên, vì trọng lượng của tàu luôn thay đổi, nên tổng trọng lượng riêng cũng vậy. Khi bạn chất hàng lên tàu, nó sẽ chìm dần theo công thức trên. Việc chở quá tải có thể khiến tàu bị chìm và nước sẽ tràn vào làm ngập kết cấu thân tàu rỗng, các khoảng trống hoặc khoảng trống bên trong các bồn chứa.

Điều này làm tăng cả trọng lượng của tàu và thể tích bị nước chiếm đóng, làm tăng trọng lượng riêng, làm cho giá trị này lớn hơn trọng lượng riêng của nước, làm cho tàu chìm. Tất cả những phân tích trên chỉ đúng nếu giả thuyết con tàu hoạt động ổn định và không niêm yết bảo hành.

Lực đẩy ác-si-mét khi ở trong không khí

Vì không khí có trọng lượng riêng thấp hơn chất lỏng nên lực đẩy phương vị trong không khí nhỏ hơn trong chất lỏng.

 FAkk = dkk.V

Đặc điểm của lực đẩy acsimet

Lực đẩy Acsimet có đặc điểm gì? Nếu như bạn chưa biết thì hãy theo dõi ngay thông tin dưới đây để biết về đặc điểm của lực này nhé. Cụ thể

• Xảy ra khi một vật được ngâm trong chất lỏng (khí hoặc chất lỏng) trong khi toàn bộ hệ thống nằm trong trường lực vật lý (trọng lực hoặc quán tính).
• Cùng hướng với trọng lực nhưng ngược hướng
• Xác định xem một vật đang chìm hay nổi

Lực đẩy Acsimet có sự phụ thuộc vào các yếu tố nào

Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ,  lực đẩy Ác-si-mét được xác định bằng công thức FA=d.V

Trong đó:

• d là trọng lượng riêng của chất lỏng,
• V thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.

Công thức tính lực đẩy ác-si-mét

Lực đẩy acsimet công thức tính là:

FA = d.V

Trong đó:

• FA: lực đẩy ác-si-mét (tính theo N)
• d: trọng lượng riêng của chất lỏng (đơn vị tính N/m2)
• V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (tính bằng m3)

Lưu ý: V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ có thể hiểu là thể tích phần chìm của vật chứ không phải là thể tích vật. Để tính được thông số này, có thể áp dụng các cách tính sau:

• Khi biết Vnổi => Vchìm = Vvật – Vnổi
• Khi biết độ cao h phần chìm của vật => Vchìm = Sđáy.h
• Nếu biết vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng đó => Vchìm = Vvật

Ứng dụng lực đẩy Acsimet trong đời sống

Hiện lực đẩy Ác-si-mét được ứng dụng khá nhiều trong cuộc sống hàng ngày. Các lĩnh vực có thể kể đến như sau:

Ứng dụng trong thiết kế tàu, thuyền

Đây là công dụng nổi bật nhất của lực đẩy này. Khi tạo ra con tàu, các nhà thiết kế đã tạo ra những khoảng trống lớn để giảm khối lượng của con tàu. Điều này cho phép con tàu dễ dàng di chuyển trên mặt nước. Điều này cũng giải thích cho câu hỏi làm thế nào một con tàu có trọng tải lớn như vậy có thể đi trên mặt nước mà không bị chìm.

Ứng dụng trong sản xuất khinh khí cầu

Để làm cho khinh khí cầu bay cao hơn, người ta dùng lửa để tăng thể tích không khí bên trong khinh khí cầu. Quá trình giãn nở này làm tăng thể tích, tăng lực đẩy và cũng làm giảm khối lượng riêng của khinh khí cầu.

Sự nổi của cá nhờ lực đẩy Acsimet

Cá có thể tự điều chỉnh khả năng lặn và bơi, một phần do cấu tạo cơ thể bao gồm một bàng quang lớn. Đây cũng là nguyên lý của lực đẩy Acsimet. Khi cá muốn bơi, bàng quang căng phồng, tăng thể tích và lực đẩy. Ngược lại, khi cá lặn xuống, bàng quang sẽ co lại, giảm thể tích và giảm lực đẩy.

Vừa rồi AME Group đã cùng bạn đi tìm hiểu về lực đẩy Acsimet và các thông tin liên quan đến lực này. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi cung cấp trên bài viết có thể giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và làm việc. Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại trong các bài chia sẻ tiếp theo.