Bài tập Bài 12. Chuyển động của vật trong chất lưu có đáp án

- Giai đoạn 1 (từ 0 – t$_{1}$): đồ thị là một đoạn rất nhỏ có dạng gần giống như đường thẳng chứng tỏ vận tốc của vật tăng đều theo thời gian. Có thể kết luận vật rơi nhanh dần đều từ lúc bắt đầu rơi trong một thời gian rất ngắn.

- Giai đoạn 2 (từ t$_{1}$ – t$_{2}$): đồ thị là một đoạn đường cong đi lên chứng tỏ vận tốc có tăng nhưng không đều. Có thể kết luận vật rơi nhanh dần không đều trong một khoảng thời gian tiếp theo, lúc này lực cản bắt đầu có độ lớn đáng kể và tăng dần.

- Giai đoạn 3 (từ t$_{2}$ trở đi): đồ thị có dạng gần như một đường thẳng nằm ngang song song với trục thời gian chứng tỏ tốc độ chuyển động không đổi. Có thể kết luận vật rơi trong giai đoạn này như là một chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi, khi đó lực tác dụng lên vật rơi bị triệt tiêu.

Vẽ hình: vecto lực cản ban đầu có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên.

- Khi bắt đầu được thả vào dầu, trọng lượng của viên bi lớn hơn nhiều so với lực đẩy Acsimet và lực cản, nên viên bi chuyển động nhanh dần đều trong khoảng thời gian rất ngắn.

- Khi càng xuống sâu, lực đẩy Acsimet và lực cản càng tăng dần, chuyển động của vật nhanh dần nhưng không đều trong một khoảng thời gian tiếp theo.

- Khi xuống sâu hơn nữa, khi này trọng lượng và hợp lực của lực đẩy Acsimet và lực cản gần như cân bằng nhau, vật sẽ chuyển động thẳng đều xuống dưới theo quán tính và sẽ chạm đáy sau một khoảng thời gian.

- Mô tả chuyển động:

+ Khi chưa bung dù: trọng lượng của hệ (người + dù) lớn hơn lực cản không khí nên người chuyển động thẳng nhanh dần xuống dưới.

+ Khi chuyển động ổn định khi chưa bung dù: lực cản không khí tác dụng lên hệ (người + dù) và trọng lượng của hệ (người + dù) gần như cân bằng nên chuyển động của người được coi là chuyển động thẳng đều.

+ Khi vừa bung dù, lực cản không khí tác dụng lên dù lớn hơn trọng lượng của hệ (người + dù) nên khi vừa bung dùng hệ người và dù bị giật lên trên tức thời.

+ Khi chuyển động ổn định đã bung dù: hệ người và dù chuyển động thẳng đều từ từ chạm đất vì khi đó lực cản và trọng lực cân bằng nhau.

Biện pháp giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể:

- Khi bơi điều chỉnh cơ thể nằm ngang với mặt nước.

- Sử dụng mũ bơi, quần áo bơi chuyên dụng.

- Khi sải tay bơi thì nên nghiêng người một chút.

- Chuyển động của tờ giấy vo tròn nhanh hơn tờ giấy để phẳng, tức là tờ giấy vo tròn sẽ rơi thẳng đứng và chạm đất trước tờ giấy còn lại. Tờ giấy để phẳng sẽ không rơi thẳng đứng xuống dưới mà sẽ liệng qua liệng lại rồi mới chạm đất được.

- Nguyên nhân: Do tờ giấy vo tròn có diện tích tiếp xúc với không khí nhỏ hơn rất nhiều so với tờ giấy để phẳng, dẫn đến lực cản không khí tác dụng lên nó nhỏ hơn.

Sự tăng giảm sức cản không khí sẽ ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của vật.

- Khi sức cản không khí tăng lên, tốc độ chuyển động của vật sẽ chậm lại.

- Khi sức cản không khí giảm đi, tốc độ chuyển động của vật sẽ nhanh lên.

Hình a, b, c các vật và người có hình dạng thon dài ở đầu, lực cản không khí tác dụng lên vật giảm đi giúp cho vật có tốc độ chuyển động lớn hơn.

Hình d, e thì chim ưng dang cánh hay diều đang bay sẽ chịu lực cản lớn hơn sẽ giúp cho chim chuyển động chậm dần và dừng lại, diều bay lượn được trên không mà không bị rơi xuống.

a) Hình vẽ biểu diễn các lực tác dụng lên vật.

b) Tại thời điểm t$_{2}$, độ lớn hợp lực tác dụng lên vật gần như bằng 0 vì lực cản và trọng lực của vật có độ lớn gần như bằng nhau, vật chuyển động đều.

Lực cản tác dụng lên con cá khi nó bơi với tốc độ 6 m/s: F = 0,65.6 = 3,9 N

Lực tối thiểu để con cá đạt được tốc độ trên phải ít nhất bằng lực cản tác dụng lên con cá, tức là lực tối thiểu có độ lớn bằng 3,9 N.