Giải Vật lí 10 Bài 12: Câu hỏi Chuyển động của vật trong chất lưu

Giải Vật lí 10 bài 12 sách Chân trời sáng tạo có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách giáo khoa vật lí 10 chân trời sáng tạo. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.

Vật lí 10 bài 12 trang 74

Vật lí 10 trang 74 MĐ

Trong thực tế, mọi vật rơi luôn chịu lực cản của không khí. Với vật nặng kích thước nhỏ (ví dụ viên bi thép), lực cản này có độ lớn không đáng kể và có thể bỏ qua. Nhưng với các vật kích thước lớn (ví dụ dù lượn), lực cản của không khí có độ lớn đáng kể. Khi này, chuyển động của vật rơi có những tính chất gì?

Lời giải:

Khi lực cản của không khí có độ lớn đáng kể thì vận tốc của vật rơi bị giảm, vật rơi chậm lại.

Vật lí 10 trang 74 Câu hỏi 1

Dựa vào đồ thị ở Hình 12.2, phân tích tính chất chuyển động của vật trong những khoảng thời gian: từ 0 – t₁ , t₁ – t₂ và từ thời điểm t₂ trở đi.

Lời giải:

Từ đồ thị trong Hình 12.2, ta có:

+ Từ 0 – t₁ , vật chuyển động nhanh dần đều

+ Từ t₁ – t₂ , vật chuyển động nhanh dần không đều

+ Từ t₂ trở đi, vật chuyển động với tốc độ không đổi.

Vật lí 10 trang 74 Câu hỏi 2

Quan sát Hình 12.1, vẽ vectơ lực cản của dầu tác dụng lên viên bi và mô tả chuyển động của viên bi khi được thả không vận tốc đầu vào dầu.

Lời giải:

Mô tả chuyển động của viên bi:

+ Khi viên bi ở ngoài không khí, thả không vận tốc đầu, viên bi chuyển động thẳng nhanh dần đều.

+ Khi viên bi đi vào trong dầu, viên bi chuyển động chậm lại, và chuyển động đều

Vật lí 10 bài 12 trang 75

Vật lí 10 trang 75 LT

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 chmaj đất. Phân tích lực tác dụng lên dù trong từng giai đoạn chuyển động.

Lời giải:

Chuyển động của vận động viên:

+ Ban đầu mới nhảy khỏi máy bay, khi chưa bung dù, trọng lực lớn hơn lực cản của không khí nên vận động viên sẽ rơi nhanh dần

+ Sau khi chuyển động ổn định thì vận động viên bắt đầu bung dù, lực cản của không khí bằng trọng lực nên chuyển động của vận động viên đều và đáp xuống đất.

Vật lí 10 trang 75 VD

Tìm hiểu một số biện pháp thực tiễn giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể khi chúng ta bơi.

Lời giải:

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

+ Giữ thăng bằng cơ thể khi bơi

+ Đội mũ bơi và kính bơi, giảm ma sát này bằng silicone là một cách tốt khác để giảm lực cản của nước.

+ Giữ các ngón chân về phía sau để giảm lực cản.

Vật lí 10 bài 12 trang 76

Vật lí 10 trang 76 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.

Lời giải:

Tờ giấy được vo tròn rơi nhanh hơn tờ giấy để phẳng

Nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau đó là vì lực cản không khí của tờ giấy vo tròn ít hơn lực cản không khí của tờ giấy để phẳng.

Vật lí 10 trang 76 LT

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.

Lời giải:

Từ hình vẽ ta thấy vật có hình tam giác thì lực cản không khí là lớn nhất và vật có hình gọt nước nằm ngang có lực cản không khí là nhỏ nhất.

Vật lí 10 trang 76 VD

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).

Lời giải:

Ứng dụng của sự tăng giảm sức cản không khí theo hình dạng vật:

+ Làm tăng tốc của vật

+ Làm giảm tốc độ của máy bay khi hạ cánh

Vật lí 10 bài 12 trang 77

Vật lí 10 trang 77 BÀI 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 .

Lời giải:

a) Học sinh tự vẽ

b) Hợp lực tác dụng lên vật tại thời điểm t₂ bằng 0.

Vật lí 10 trang 77 BÀI 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.

Lời giải:

Vật lí 10 trang 77 BÀI 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.

Lời giải:

Khi con cá bơi theo phương ngang, lực tối thiểu để con cá bơi được phải bằng lực cản của nước

=> Lực tối thiểu của con cá là: F = F_c = 0,65.v = 0,65.6 = 3,9 (N).