Từ chiếc thuyền nổi trên sông đến khinh khí cầu bay trên không, tất cả đều có thể được lý giải bằng một nguyên lý vật lý kinh điển – định luật Ác-si-mét. Được phát hiện từ thời cổ đại, nhưng đến nay, định luật này vẫn giữ nguyên giá trị khoa học và ứng dụng sâu rộng trong thực tiễn.
Vậy định luật Ác-si-mét là gì? Phát biểu ra sao? Và công thức của nó như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.
Định luật Ác-si-mét là gì
Định luật Ác-si-mét (Archimedes’ Principle) là định luật vật lý mô tả lực đẩy của chất lỏng (hoặc chất khí) tác dụng lên một vật khi vật đó được nhúng vào trong.
Nói đơn giản, bất cứ vật thể nào chìm trong chất lỏng đều chịu một lực đẩy hướng lên trên, lực này chính là nguyên nhân giúp vật có thể nổi lên nếu nhẹ hơn lượng chất lỏng bị chiếm chỗ.
Phát biểu định luật Ác-si-mét
Phát biểu chính thức như sau
Một vật nhúng chìm hoàn toàn hoặc một phần trong chất lỏng sẽ chịu tác dụng của một lực đẩy thẳng đứng, hướng từ dưới lên. Độ lớn của lực đẩy này bằng trọng lượng của lượng chất lỏng bị vật chiếm chỗ.
Phát biểu này cũng áp dụng cho chất khí – ví dụ như khi khinh khí cầu bay nhờ lực đẩy của không khí.
Công thức định luật Ác-si-mét
Công thức toán học của định luật Ác-si-mét được viết như sau
FA = d × V
Hoặc
FA = ρ × g × V
Trong đó
-
FA: lực đẩy Ác-si-mét (N – Newton)
-
d: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m³)
-
ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)
-
g: gia tốc trọng trường (≈ 9,8 m/s²)
-
V: thể tích phần vật bị nhúng trong chất lỏng (m³)
Chú ý: V ở đây là thể tích phần vật chìm, không phải toàn bộ vật thể.
Ý nghĩa của định luật Ác-si-mét
Định luật này là cơ sở để
-
Giải thích vì sao một số vật nổi, một số vật chìm
-
Tính được lực đẩy tác dụng lên vật trong chất lỏng
-
Phân tích điều kiện cân bằng của vật trong môi trường có chất lỏng
Từ định luật này, ta rút ra ba trường hợp quan trọng
-
Vật nổi: nếu lực đẩy lớn hơn trọng lượng → vật nổi
-
Vật chìm hoàn toàn: nếu trọng lượng lớn hơn lực đẩy → vật chìm
-
Vật lơ lửng: nếu hai lực bằng nhau → vật đứng yên trong lòng chất lỏng
Ứng dụng thực tế của định luật Ác-si-mét
Trong đời sống
-
Thuyền, tàu biển, phao cứu sinh, bè nổi… hoạt động dựa trên lực đẩy Ác-si-mét
-
Khinh khí cầu bay lên nhờ lực đẩy của không khí đối với khí nhẹ hơn bên trong
Trong công nghiệp
-
Thiết kế tàu ngầm, hệ thống nổi – chìm
-
Máy đo tỷ trọng chất lỏng bằng phương pháp lực nổi
Trong nghiên cứu khoa học
-
Xác định khối lượng riêng của vật thể không đồng chất
-
Xác minh tính nổi, tính chìm trong các phản ứng hóa học
Câu chuyện thú vị đằng sau định luật
Truyền thuyết kể rằng, nhà bác học Archimedes đã phát hiện ra định luật này khi đang tắm. Khi thấy nước tràn ra khỏi bồn, ông chợt hiểu rằng một vật sẽ đẩy nước ra ngoài bằng thể tích của chính nó. Quá phấn khích, ông hét lên “Eureka!” và chạy ra khỏi nhà tắm.
Từ một hiện tượng đơn giản, ông đã rút ra một trong những định luật quan trọng nhất trong vật lý chất lỏng – và được ghi nhớ suốt hàng ngàn năm.
Định luật Ác-si-mét không chỉ là một định lý vật lý, mà còn là nền tảng của nhiều phát minh và ứng dụng khoa học trong cuộc sống hiện đại. Hiểu và vận dụng tốt định luật này, bạn sẽ không chỉ lý giải được những hiện tượng đơn giản như “vì sao phao nổi trên nước”, mà còn mở ra cánh cửa khám phá về kỹ thuật hàng hải, hàng không và nhiều lĩnh vực khoa học liên ngành.
Một định luật ra đời từ bồn tắm – nhưng giá trị của nó vượt xa cả đại dương.
Tag: định luật ác si mét