Tổng hợp 18 bài tập tự luận chương 14 (có đáp số) môn vật lý 1 | Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh

Chapter 14
(CQ14. 1, 13, 14; P14. 3, 8, 15, 17, 21, 26, 29, 35, 40, 42)
1. (CQ14.1) When an object is immersed in a liquid at rest, why is the net force on the object in the horizontal direction equal to zero?
Khi một vật đang chìm trong chất lßng á trạng thái nghỉ, tại sao tổng lực tác dụng lên vật theo phương ngang bằng 0?
2. (CQ14.13) The water supply for a city is often provided from reservoirs built on high ground. Water flows
from the reservoir, through pipes, and into your home when you turn the tap on your faucet. Why does water
flow more rapidly out of a faucet on the first floor of a building than in an apartment on a higher floor?
Nguồn cấp nước cho 1 thành phá thưßng được cung cấp từ 1 hồ chứa nước trên cao. Nước chảy từ hồ chứa
qua đưßng áng và vào nhà bạn khi
bạn má van. Tại sao nước á vòi của nhà á tầng 1 lại chảy nhanh hơn nhà á tầng cao hơn?
3. (CQ14.14) Does a ship float higher in the water of an inland lake or in the ocean? Why?
Một con tàu có thể nổi cao hơn á những cái hồ nhß hay là á đại dương mênh mông? Tại sao?
4. (P14.3) A 50.0-kg woman wearing high-heeled shoes is invited into a home in which the kitchen has vinyl
floor covering. The heel on each shoe is circular and has a radius of 0.500 cm. (a) If the woman balances on
one heel, what pressure does she exert on the floor? (b) Should the homeowner be concerned? Explain your answer.
Một phụ nữ nặng 50kg mang giày cao gót được mßi vào nhà, trong đó nhà bếp có sàn phủ vinyl. Gót giày có
hình tròn và có bán kính 0.5cm. (a) Nếu i ngưß ph ụ nữ ng đứ cân b ng ằ b ng m ằ t
ộ chân tính áp su t ấ mà cô y ấ
gây ra trên sàn? (b) Ch nhà có quan tâm t ủ
ới vấn đề này không? Giải thích. ĐS: 6.24 × 106�㕃�㕎
5. (P14.8) The small piston of a hydraulic lift (Fig. P14.8) has a cross-sectional area of
3cm2, and its large piston has a cross-sectional area of 200cm2. What downward force
of magnitude F1 must be applied to the small piston for the lift to raise a load whose weight is Fg = 15kN.
Một thang nâng thủy lực (như hình) có diện tích mặt cắt ngang của piston nhß là 3cm2, piston l n ớ là 200cm2. C n ầ tác d ng ụ lên piston nh m ß
ộ lực F1 bằng bao nhiêu để thang
nâng này có thể nâng một chiếc ô tô có tr ng l ọ
ực Fg = 15kN lên cao. ĐS: 225N
6. (P14.15) The tank in Figure P14.15 is filled with water of depth d  2cm . At the bottom of one sidewall is a
rectangular hatch of height h  1m and width   2m that is hinged at the top of the hatch. (a) Determine the
magnitude of the force the water exerts on the hatch. (b) Find the magnitude of the torque
exerted by the water about the hinges.
Một bể chứa nước hình hộp được bơm nước với
độ cao của mực c
nướ d = 2cm. Tại cuái
một mặt bên c a ủ bể có m t
ộ cửa thoát hình chữ nhật có độ cao h = 1m và rộng ω = 2m được
gắn bản lề với bể như hình mô tả. (a) Xác định độ lớn của lực chất lßng lên cửa thoát. (b)
Tìm độ lớn của momen lực tác dụ ái nướ ng b
c đái với bản lề. ĐS: 29.4kN; 16.3kN.m
7. (P14.17)Review. Piston (1) in Figure P14.17 has a diameter of 0, 25in . Piston (2) has a
diameter of 1,5in . Determine the magnitude F of the force necessary to support the 500lb
load in the absence of friction.
Piston (1), (2) lần lượt có đưßng kính là 0.25in và 1.5in. Xác định độ lớn lực F cần tác
dụng vào cần (như hình) để có thể nâng một vật nặng 500lb trong ng trưß
hợp không có ma sát. ĐS: 2.31lb
8. (P14.21) Blaise Pascal duplicated Torricelli’s barometer using a red Bordeaux wine, of density 3 984kg / m ,
as the working liquid (Fig. P14.21). (a) What was the height h of the wine column for normal atmospheric
pressure? (b) Would you expect the vacuum above the column to be as good as for mercury?
Blaise Pascal nhân đôi thiết bị đo áp suất của Torricelli khi sử dụng rượu vang đß Bordeaux (khái
lượng riêng 984kg/m3) làm chất lßng hoạt động (Hình P14.21). (a) Chiều cao h của rượu trong
áng nghiệm đái với áp suất bình thưßng của khí quyển? (b) Bạn có nghĩ là chân không trong áng
nghiệm chứa rượu này t
sẽ tát như rong áng chứa thủy ngân không? Giải thích. ĐS: 10.5m
9. (P14.26) The gravitational force exerted on a solid object is 5N . When the object is
suspended from a spring scale and submerged in water, the scale reads 3,5N (Fig.
P14.26). Find the density of the object.
Trọng lực tác dụng lên một vật thể rắn khi vật thể
bị treo lơ lửng trong không khí được
đọc từ đồng hồ là 5N và khi chìm trong nước (ρ = 1000kg/m3) là 3.5N (Hình P14.26).
Tìm khái lượng riêng của vật.
ĐS: 3.33 × 103�㕘�㕔/�㕚3
10. (P14.29) A cube of wood having an edge dimension of 20.0 cm and a density of 650kg/m3 floats on water.
(a) What is the distance from the horizontal top surface of the cube to the water level? (b) What mass of lead
should be placed on the cube so that the top of the cube will be just level with the water surface?
Một khái gỗ lập phương có chiều dài cạnh là 20cm và khái lư ng ợ
riêng là 650kg/m3 nổi trên mặt nước. (a)
Khoảng cách từ mặt trên của tấm gỗ tới mặt nước là bao nhiêu? (b) Đặt chì lên khái gỗ để nó chìm xuáng,
tính khái lượng của khái chì cần đặt lên khái gỗ để nó vừa chìm xuáng nước. ĐS: 7cm; 2.8kg
11. (P14.32) A spherical vessel used for deep-sea exploration has a radius of 1,5m and a mass of 4 1, 2.10 kg . To
dive, the vessel takes on mass in the form of seawater. Determine the mass the vessel must take on if it is to
descend at a constant speed of 1,2m / s , when the resistive force on it is 1100N in the upward direction. The
density of seawater is equal to 3 3
1, 03.10 kg / m .
Một vật dạng hình cầu dùng để thăm dò độ sâu của biển có bán kính 1.5m và khái lượng 1.2x104kg. Để lặn
xuáng, vật này mang khái lượng dưới dạng nước biển. Xác định khái lượng nước biển mà vật phải mang nếu nó xu ng á nước v i ớ vận t i
ác không đổ là 1.2m/s, lực cản lên nó là 1100N hướng lên trên và khái lượng riêng
của nước biển là 1.03x103kg/m3.
ĐS: 2.67 × 103�㕘�㕔
12. (P14.35) A large weather balloon whose mass is 226kg is filled with helium gas until its volume is 3 325m . Assume the density of air is 3
1, 2kg / m and the density of helium is 3
0,179kg / m . (a) Calculate the buoyant
force acting on the balloon. (b) Find the net force on the balloon and determine whether the balloon will rise
or fall after it is released. (c) What additional mass can the balloon support in equilibrium?
Một quả bóng bay lớn có khái lư ng ợ
226kg được bơm khí helium cho đến khi thể tích của nó là 325m3. Giả
sử khái lượng riêng c a
ủ không khí là 1.2kg/m3 và khái lượng riêng c a
ủ helium là 0.179kg/m3. (a) Tính l c ự
nổi tác d ng l ụ ên qu
ả bóng. (b) Tìm tổng lực trên quả bóng khi nó được thả ra và xác định xem lúc thả ra, quả bóng bay
lên hay rơi xuáng. (c) Khái lượng cần được bổ sung để giữ quả bóng á vị trí cân bằng?
ĐS: 3.82 × 103�㕁; 1.04 × 103�㕁; 106kg
13. (P14.40) Water flowing through a garden hose of diameter 2,74cm fills a 25L bucket in 1,5min . (a) What
is the speed of the water leaving the end of the hose? (b) A nozzle is now attached to the end of the hose. If
the nozzle diameter is one-third the diameter of the hose, what is the speed of the water leaving the nozzle?
Nước chảy qua một vòi có đưßng kính là 2.74cm đổ đầy cái xô 25lít trong 1.5phút. (a) Tác độ nước chảy ra
từ đầu ng. ( á
b) Một vòi phun được gắn vào đ u ầ ng, n á
ếu đưßng kính c a v ủ
òi phun bằng 1/3 đưßng kính của
áng thì tác độ c c
ủa nướ thoát ra từ vòi phun là bao nhiêu? ĐS: 0.47m/s; 4.24m/s
14. (P14.42) Water moves through a constricted pipe in steady, ideal flow. At the lower point shown in Figure P14.42, the pressure is 4 P  1, 75.10
Pa and the pipe diameter is 6cm . At another point y  0, 25m higher, 1 ø ù the pressure is 4 P  1, 2.10
Pa and the pipe diameter is 3cm . Find the speed of flow (a) in the lower section 2 ø ù
and (b) in the upper section. (c) Find the volume flow rate through the pipe.
Nước (ρ = 1000kg/m3) di chuyển qua một đưßng áng dẫn trong dòng chảy ổn định, lý
tưáng. Tại điểm thấp hơn thể hiện trong hình P14.42, áp suất và đưßng kính áng lần lượt là � 1 㕃
= 1.75 × 104�㕃�㕎 và 6cm. à một điểm cao hơn y = 0.25, áp suất và đưßng kính áng
là �㕃2 = 1.2 × 104�㕃�㕎 và 3cm. Tìm tác độ dòng chảy (a) á phần dưới, (b) á phần trên. (c) Tìm
lưu lượng dòng chảy qua áng.
ĐS: 0.64m/s; 2.55m/s; 1.8 × 10−3�㕚3/�㕠
15. (P14.49) The Venturi tube discussed in Example 14.8 and shown in Figure P14.49 may be used as a fluid
flow meter. Suppose the device is used at a service station to measure the flow rate of gasoline ø 2   kg m ù 3 7.10 /
through a hose having an outlet radius of 1, 2cm . If the difference in pressure is measured
to be P  P  1, 2kPa and the radius of the inlet tube to the meter is 2, 4cm , find (a) the speed of the gasoline 1 2
as it leaves the hose and (b) the fluid flow rate in cubic meters per second.
àng Venturi được thảo luận trong Ví dụ 14.8 và thể hiện trong hình P14.49 có thể
được sử dụng như một dụng cụ đo lưu lượng chất lßng. Giả sử thiết bị được sử dụng
áp suất của dòng chảy xăng (ρ = 7x102kg/m3) thông qua một áng ra có bán kính 1.2cm.
Nếu sự chênh lêch về áp suất của cửa vào và cửa ra tuân theo phương trình P1 – P2 =
1.2kPa và bán kính của áng vào đến máy đo 2.4cm. Hãy tìm (a) tác độ của xăng khi
nó rßi khßi áng và (b) lưu lượng chất lßng đơn vị m3/s.
ĐS: 1.91m/s; 8.64 × 10−4�㕚3/� 㕠
16. (P14.53) A siphon is used to drain water from a tank as illustrated in Figure P14.53. Assume steady flow
without friction. (a) If h  1m , find the speed of outflow at the end of the siphon. (b) What If? What is the
limitation on the height of the top of the siphon above the end of the siphon? Note: For the flow of the liquid
to be continuous, its pressure must not drop below its vapor pressure. Assume the water
is at 20o C , at which the vapor pressure is 2,3kPa
àng siphon được sử dụng để thoát nước trong bể như hình. Giả sử dòng chảy của nước
ổn định và không có ma sát. (a) Nếu h = 1m tìm tác độ thoát ra của nước á cuái áng
siphon. (b) Nếu vậy, giới hạn về chiều cao của đỉnh áng so với điểm cuái áng là ao b
nhiêu (giá trị y như trong hình)? Lưu ý: Đái với dòng chảy của chất lßng liên tục, áp
suất của nó không được giảm dưới áp suất hơi của nó. Giả sử nước á 20oC, tại đó áp suất hơi là 2.3kPa. ĐS: 4.43m/s; 10.1m
17. (P14.63) Water is forced out of a fire extinguisher by air pressure as shown in Figure
P14.63. How much gauge air pressure in the tank is required for the water jet to have a
speed of 30m / s when the water level is 0,5m below the nozzle?
Nước được phun ra khßi bình chữa cháy bằng áp suất không khí như hình. Cần áp suất
bao nhiêu để nước trong bình có thể được phun ra ngoài với tác độ 30m/s khi mực nước
dưới vòi phun là 0.5m. ĐS: 455kPa
18. (P14.84) A jet of water squirts out horizontally from a hole near the bottom of the tank
shown in Figure P14.84. If the hole has a diameter of 3,5mm , what is the height h of
the water level in the tank?
Một lỗ gần dưới đáy bể phun nước ra theo phương ngang như hình. Nếu lỗ có đưßng
kính là 3.5mm thì chiều cao mực nước trong bể là bao nhiêu? ĐS: 9cm