Công thức tính lực căng bề mặt hay, chi tiết hay nhất – Vật lí lớp 10

by admin |Lượt xem: 13

Ôn tập Sinh lý hô hấp 2: lực căng bề mặt

Công thức tính lực căng bề mặt hay, chi tiết hay nhất

Bài viết Công thức tính lực căng bề mặt hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính lực căng bề mặt hay, chi tiết.

1. Khái niệm

– Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng là hiện tượng xảy ra tại bề mặt của chất lỏng, tại đó xuất hiện lực căng bề mặt của chất lỏng có xu hướng giữ cho diện tích của bề mặt chất lỏng là nhỏ nhất có thể.

– Lực căng bề mặt là lực tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.

Sự hình thành lực căng bề mặt chất lỏng là do lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng. Đối với các phân tử chất lỏng ở bề mặt, do các phân tử chất lỏng xung quanh ít nên lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng không bị chia quá nhỏ cho các phân tử xung quanh, từ đó hình thành nên lực căng bề mặt của chất lỏng giữ cho mặt chất lỏng luôn “căng”.

2. Công thức

f = σ.l

Trong đó: f là lực căng bề mặt chất lỏng (N)

l là độ dài đường giới hạn của chất lỏng (m)

σ là hệ số căng bề mặt của chất lỏng(N/m).

Hệ số phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: giảm khi nhiệt độ tăng.

3. Kiến thức mở rộng

– Từ công thức trên, ta có thể tính:

– Hệ số căng bề mặt của một số chất lỏng:

– Nhờ có lực căng mặt ngoài nên nước mưa không thể lọt qua các lổ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên các mui bạt ôtô.

– Hoà tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng mặt ngoài của nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải, …

– Xác định hệ số căng và lực căng bề mặt bằng lực kế:

+ Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng. Lực Fc do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.

+ Do vòng bị chất lỏng dính ướt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng Fc có cùng phương chiều với trọng lực P của vòng. Giá trị lực F đo được trên lực kế bằng tổng của hai lực này:

F = FC + P

=> Đo P và F, ta xác định được độ lớn của lực căng bề mặt FC tác dụng lên chiếc vòng.

Gọi L1 và L2 là chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng

D và d là đường kính ngoài và đường kính trong của vòng

+ Lực căng mặt ngoài tác dụng lên vòng:

Với d là đường kính của vòng dây, πd là chu vi của vòng dây.

(Vì màng xà phòng có hai mặt trên và dưới phải nhân đôi)

4. Ví dụ minh họa

Bài 1:Cho rượu vào ống nhỏ giọt, đường kính miệng ống 2mm, khối lượng của mỗi giọt rượu là 0,0151g. Lấy g = 10m/s2. Sức căng mặt ngoài của rượu là bao nhiêu?

Lời giải

Trọng lượng của giọt rượu bằng lực căng bề mặt:

FC = P = m.g = 1,51.l0−4 N

Bải 2: Người ta thả một cọng rơm dài 8cm lên mặt nước và nhỏ vào một bên của cọng rơm dung dịch nước xà phòng. Cho rằng nước xà phòng chi lan ra bên này mà thôi.

a, Cọng rơm sẽ chuyển động như thế nào? Tại sao?

b, Tính lực tác dụng lên cọng rơm?

Lời giải

a. Cọng rơm chịu tác dụng của hai lực căng mặt ngoài tác dụng ở hai phía.

Khi thả nổi cọng rơm trên mặt nước rồi nhỏ dung dịch xà phòng vào một bên thì cọng rơm chịu tác dụng của hai lực căng bề mặt cùng phương, ngược chiều nhau có độ lớn F1 = σ1.l và F2 = σ2.l.

Vì hệ số căng bề mặt của nước lớn hơn cọng rơm (σ1 > σ2) nên cọng rơm được kéo về phía nước (F1 > F2).

Độ lớn của hợp lực tác dụng lên cọng rơm là:

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com