Nước có thể cản sự chuyển động của vật
Khi bơi hoặc đưa bàn tay chuyển động trong nước, có thể cảm thấy nước cản chuyển động. Vật chuyển động so với nước chịu lực cản của nước; lực này là lực tiếp xúc.
Cần thí nghiệm để kiểm chứng, không chỉ dựa vào cảm giác. Không tự xuống ao, hồ hay dùng việc bơi ở nơi không an toàn để làm thí nghiệm.
So sánh hai lần kéo cùng một bộ dụng cụ
Dụng cụ theo SGK gồm hộp trong suốt, đường ray, xe lăn gắn tấm cản, dây, ròng rọc và lực kế. Giáo viên hướng dẫn lắp chắc, kiểm đường chuyển động; dùng lực kế phù hợp, không vượt giới hạn.
1. Khi hộp chưa có nước, kéo từ từ để xe chuyển động ổn định, đọc số chỉ lực kế.
2. Cho nước tới mức đã chọn để tấm cản chuyển động trong nước. Kéo lại với cùng tốc độ ổn định, ghi số chỉ.
3. So sánh hai số chỉ. Cần giữ cùng xe, tấm cản, cách lắp và cách kéo để việc so sánh có ý nghĩa.
Số chỉ lớn hơn ở lần có nước cho thấy cần lực kéo lớn hơn, phù hợp với tác dụng cản của nước lên tấm cản. Không lấy riêng số chỉ lực kế làm độ lớn lực cản nước vì bộ dụng cụ còn có các tác động khác.
Bài luyện
Để so sánh lực kéo khi tấm cản chuyển động trong nước với khi hộp chưa có nước, cách nào phù hợp?
Nhiều thay đổi cùng lúc làm khó xác định ảnh hưởng của nước.
Giật mạnh làm thay đổi chuyển động, không phù hợp so sánh lực cản.
Số chỉ lực kế cung cấp bằng chứng đo cần thiết.
Giữ các điều kiện còn lại giúp so sánh ảnh hưởng của nước.
Lời giải
Cần giữ bộ dụng cụ và tốc độ kéo tương tự, chủ yếu thay điều kiện có nước. Nếu đổi nhiều yếu tố hoặc giật mạnh thì khó kết luận từ so sánh. Đáp án D.
Ví dụ: đọc dữ liệu minh họa
Cùng bộ dụng cụ, cùng cách kéo ổn định:
| Điều kiện | Số chỉ lực kế |
|---|---:|
| Hộp chưa có nước | 0,4 N |
| Tấm cản chuyển động trong nước | 1,2 N |
Khi có nước, số chỉ tăng, tức cần lực kéo lớn hơn để duy trì cách chuyển động đã chọn. Điều này là bằng chứng phù hợp về lực cản của nước, không phải kết luận nước làm vật chuyển động nhanh hơn.
Các số là minh họa cách đọc, không được điền thành kết quả đo thật của nhóm.
Bài luyện
Theo bảng minh họa, cùng bộ dụng cụ và cách kéo ổn định, số chỉ tăng từ 0,4 N lên 1,2 N khi có nước. Nhận xét nào phù hợp?
1,2 N lớn hơn 0,4 N, phù hợp tác dụng cản của nước.
Số chỉ tăng, không giảm.
Vật vẫn chuyển động có thể do lực kéo khắc phục tác dụng cản.
Tình huống giữ chuyển động ổn định, không nêu nước làm xe tăng tốc.
Lời giải
Số chỉ tăng từ 0,4 N lên 1,2 N cho thấy lực kéo cần thiết tăng. Trong điều kiện so sánh đã cho, kết quả phù hợp với nước cản chuyển động của tấm cản. Đáp án A.
Liên hệ diện tích mặt cản
Có thể lặp lại thí nghiệm trong nước với hai tấm cản cùng dạng nhưng diện tích mặt cản khác nhau. Giữ cách đặt tấm, mức ngập và tốc độ tương tự. Tấm có diện tích mặt cản lớn hơn thường chịu lực cản lớn hơn trong điều kiện so sánh này.
Diện tích mặt cản là phần diện tích chắn dòng nước theo hướng chuyển động, không chỉ là tên ‘vật lớn’ hay ‘vật nhỏ’. Hình dạng, cách đặt và tốc độ cũng có ảnh hưởng; không khẳng định diện tích là yếu tố duy nhất.
Không khí cũng có thể cản vật chuyển động, chẳng hạn dù mở rộng giúp cản chuyển động rơi. Không dùng nhận định ‘mọi động vật dưới nước đều có cùng dạng thuôn’ để giải thích lực cản.
Bài luyện
Hai tấm cùng dạng chuyển động trong nước với tốc độ, cách đặt và mức ngập tương tự. Tấm nào thường có lực cản lớn hơn?
Trong điều kiện so sánh, diện tích mặt cản lớn hơn thường làm lực cản lớn hơn.
Diện tích mặt cản có ảnh hưởng theo bài học.
Các điều kiện khác tương tự, tấm chắn dòng nước lớn hơn thường bị cản mạnh hơn.
Tấm lớn vẫn chịu lực cản; không bị loại khỏi tác dụng của nước.
Lời giải
Giữ các điều kiện khác tương tự, diện tích mặt cản lớn hơn thường cho lực cản lớn hơn. Không suy rộng khi tốc độ hoặc cách đặt đã khác. Đáp án C.