Máy tính lực đẩy Acsimet là gì?
Công cụ này giúp bạn tính lực đẩy hướng lên mà chất lỏng tác dụng lên một vật chìm hoàn toàn hoặc chìm một phần. Nó dựa trên định luật Acsimet (Archimedes): lực đẩy có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Máy tính áp dụng được cho mọi loại chất lỏng (nước ngọt, dầu, không khí, nước biển) và trên bất kỳ hành tinh nào — bạn chỉ cần điều chỉnh giá trị khối lượng riêng và gia tốc trọng trường.
Cách sử dụng
Nhập ba giá trị: khối lượng riêng của chất lỏng tính bằng kg/m³ (nước ngọt ≈ 1000, nước biển ≈ 1025, không khí ≈ 1,225), thể tích chiếm chỗ tính bằng mét khối (thể tích chất lỏng bị đẩy ra, bằng đúng phần thể tích vật chìm trong chất lỏng), và gia tốc trọng trường (9,81 m/s² trên Trái Đất). Máy tính sẽ cho ra lực đẩy tính bằng niutơn cùng khối lượng tương đương của lượng chất lỏng bị chiếm chỗ.
Giải thích công thức
Công thức cốt lõi là Fb = ρ · g · V, trong đó ρ (rô) là khối lượng riêng của chất lỏng, g là gia tốc trọng trường và V là thể tích chiếm chỗ. Tích ρ · V cho ta khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ, và khi nhân với g, khối lượng này được chuyển thành trọng lượng (lực). Vì lực đẩy chỉ phụ thuộc vào lượng chất lỏng bị chiếm chỗ — chứ không phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo nên vật — nên một con tàu bằng thép vẫn nổi trong khi một viên bi thép lại chìm, tùy vào lượng thể tích mà mỗi vật chiếm chỗ.
Ví dụ minh họa
Một chiếc hộp kín có thể tích 0,05 m³ được dìm chìm hoàn toàn trong nước ngọt (ρ = 1000 kg/m³) trên Trái Đất (g = 9,81 m/s²). Lực đẩy là Fb = 1000 × 9,81 × 0,05 = 490,5 N. Giá trị này bằng trọng lượng của 50 kg nước bị chiếm chỗ — vì vậy nếu chiếc hộp nặng dưới 490,5 N thì nó sẽ nổi, còn nếu nặng hơn thì sẽ chìm.
Trọng lực & Hằng số Tham chiếu
Gia tốc trọng trường trọng lực xác định độ mạnh của lực tác dụng chất lỏng dịch chuyển, và do đó xác định lực nổi. Trọng lực tiêu chuẩn của Trái đất là giá trị mặc định thông thường; các thiên thể khác được liệt kê cho các bài toán ngoài thế giới hoặc so sánh.
| Thiên thể | Trọng lực (m/s²) |
|---|---|
| Trái đất (tiêu chuẩn, g₀) | 9.80665 |
| Mặt trăng | 1.62 |
| Sao Hỏa | 3.71 |
| Sao Mộc (đỉnh mây) | 24.79 |
Các biến & Đơn vị (SI)
| Ký hiệu | Đại lượng | Đơn vị SI |
|---|---|---|
| \(\rho\) | Mật độ chất lỏng (rho) | kg/m³ |
| \(V\) | Thể tích dịch chuyển (thể tích) | m³ |
| \(g\) | Gia tốc trọng trường (trọng lực) | m/s² |
| \(F_b\) | Lực nổi | N (niwton) |
Giữ cả ba đầu vào trong đơn vị SI để kết quả có đơn vị niwton: \(F_b = \rho \, g \, V\). Chuyển đổi lít sang mét khối bằng cách chia cho 1000, và gam trên cm³ sang kg/m³ bằng cách nhân với 1000.
Câu hỏi thường gặp
Trọng lượng của vật có ảnh hưởng đến lực đẩy không? Không. Lực đẩy chỉ phụ thuộc vào thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ, khối lượng riêng của chất lỏng và gia tốc trọng trường. Trọng lượng của vật quyết định việc vật nổi hay chìm, nhưng không làm thay đổi độ lớn của lực đẩy.
Tôi nên nhập thể tích nào? Hãy nhập phần thể tích chìm trong chất lỏng — tức là thể tích chất lỏng thực sự bị chiếm chỗ. Với vật chìm hoàn toàn, đây chính là toàn bộ thể tích của vật; với vật nổi, đây chỉ là phần nằm dưới mặt chất lỏng.
Có dùng được cho không khí hoặc chất khí không? Có. Bạn hãy dùng khối lượng riêng của chất khí xung quanh (không khí ≈ 1,225 kg/m³) để ước tính lực nâng tác dụng lên khinh khí cầu và khí cầu.
