# Lực đẩy Archimedes – Vật lí lớp 8, Bài 17
> Vì sao con tàu bằng thép nặng hàng nghìn tấn vẫn nổi, còn một hòn sỏi bé xíu lại chìm nghỉm?
- Trang bài: https://anim.vn/lop-8/vat-li/bai-17-luc-day-archimedes/
- Video: https://youtu.be/A1NhQZCdCvA (8:59)
- Thuộc: Vật lí lớp 8 · Bài 17
- Bài tập về nhà (PDF, có lời giải): https://anim.vn/media/lop8-vat-li-bai-17/bai-tap-ve-nha.pdf
## Mục lục video
- 0:00 Mở đầu: tàu thép nổi, sỏi chìm
- 0:19 Lực đẩy Archimedes
- 1:11 Độ lớn: FA = d·V
- 2:17 Độ sâu có ảnh hưởng?
- 2:39 Nổi hay chìm: so FA với P
- 3:30 So trọng lượng riêng
- 4:17 Dạng 1: Đo bằng lực kế
- 5:25 Dạng 2: Tính FA = d·V
- 6:58 Dạng 3: Nổi hay chìm?
- 8:31 Kết bài
> Vì sao con tàu bằng thép nặng hàng nghìn tấn vẫn nổi, còn một hòn sỏi bé xíu lại chìm nghỉm?
## 1. Chất lỏng đẩy vật lên
Mọi vật nhúng trong chất lỏng đều bị chất lỏng **đẩy lên**. Lực này gọi là **lực đẩy Archimedes**, kí hiệu $F_A$:
- phương **thẳng đứng**, chiều **từ dưới lên trên**;
- tác dụng lên mọi vật đặt trong chất lỏng.
**Đo lực đẩy bằng lực kế:** đọc số chỉ khi vật treo ngoài không khí ($P$), rồi khi vật nhúng trong nước ($F$). Số chỉ **nhỏ đi**, phần nhỏ đi chính là lực đẩy:
$$F_A = P - F$$
- **Ví dụ 1.** Kéo xô nước từ dưới giếng lên: lúc xô còn ngập trong nước, bạn kéo khá nhẹ; vừa nhấc xô khỏi mặt nước, tay bỗng thấy nặng hẳn. Lúc trước, nước đang đỡ giúp bạn một phần.
- **Ví dụ 2.** Treo một hòn đá cuội vào lực kế: lực kế chỉ $3$ N. Nhúng hòn đá chìm hẳn trong cốc nước: lực kế chỉ $1{,}8$ N. Lực đẩy của nước: $F_A = 3 - 1{,}8 = 1{,}2$ N.
## 2. Lực đẩy lớn bao nhiêu?
$$F_A = d \cdot V$$
- $d$: trọng lượng riêng của **chất lỏng** (N/m³). Nước: $d = 10\,000$ N/m³.
- $V$: thể tích phần chất lỏng **bị vật chiếm chỗ** = thể tích **phần chìm** của vật (m³).
Phần chìm chiếm chỗ của nước, nên **mực nước dâng lên đúng bằng thể tích phần chìm**.
- **Ví dụ 1.** Thả hòn đá cuội ở trên vào bình chia độ: nước dâng từ $300$ cm³ lên $420$ cm³, vậy $V = 120$ cm³ $= 0{,}000\,12$ m³.
$F_A = 10\,000 \cdot 0{,}000\,12 = 1{,}2$ N — **khớp đúng** với số đo bằng lực kế!
- **Ví dụ 2 (có bẫy).** Một khối gỗ thể tích $500$ cm³ nổi trên nước, phần chìm là $300$ cm³.
$F_A = 10\,000 \cdot 0{,}000\,3 = 3$ N. Không phải $5$ N — phần gỗ nhô lên khỏi mặt nước không chiếm chỗ của nước.
**Độ sâu không làm thay đổi lực đẩy** khi vật đã chìm hẳn: hạ hòn đá xuống sâu hơn, $V$ vẫn $120$ cm³, lực kế vẫn chỉ $1{,}8$ N. Chỉ lúc **đang nhúng dần** (phần chìm còn tăng) thì lực đẩy mới tăng dần.
## 3. Khi nào vật nổi, khi nào vật chìm?
Thả một vật **trong lòng** chất lỏng, vật chịu hai lực: trọng lượng $P$ kéo xuống, lực đẩy $F_A$ đẩy lên.
| So sánh | Vật sẽ |
|---|---|
| $F_A < P$ | chìm xuống |
| $F_A > P$ | nổi lên |
| $F_A = P$ (trường hợp đặc biệt) | đứng yên lơ lửng trong chất lỏng |
- **Ví dụ 1.** Hòn đá cuội: $P = 3$ N, $F_A = 1{,}2$ N. Vì $F_A < P$ nên hòn đá chìm xuống đáy.
- **Ví dụ 2.** Quả bóng nhựa: $P = 0{,}5$ N; khi bị giữ chìm hẳn, $F_A = 3$ N. Thả tay, $F_A > P$ nên bóng nổi lên. Lên tới mặt nước, phần chìm nhỏ dần, lực đẩy giảm dần, tới khi $F_A = P = 0{,}5$ N thì bóng nằm yên trên mặt nước.
**Cách so sánh nhanh hơn: trọng lượng riêng.**
- $d_{\text{vật}} > d_{\text{lỏng}}$: vật chìm.
- $d_{\text{vật}} < d_{\text{lỏng}}$: vật nổi.
- **Ví dụ 1.** Một thân cây gỗ nặng $600$ N nổi trên sông, còn một chiếc đinh thép chỉ nặng $0{,}05$ N lại chìm. Gỗ có $d \approx 6\,000$ N/m³ $< 10\,000$; thép có $d \approx 78\,000$ N/m³ $> 10\,000$. Nặng hay nhẹ không quyết định nổi hay chìm!
- **Ví dụ 2.** Tấm thép đặc chìm, nhưng uốn thành **con thuyền rỗng** thì nổi: cả con thuyền (thép + khoảng không khí bên trong) chiếm chỗ rất nhiều nước, nên trọng lượng riêng trung bình nhỏ hơn nước.
## Kí hiệu
| Kí hiệu | Nghĩa | Đơn vị |
|---|---|---|
| $F_A$ | lực đẩy Archimedes | N |
| $P$ | trọng lượng của vật | N |
| $F$ | số chỉ lực kế khi vật nhúng trong chất lỏng | N |
| $d$ | trọng lượng riêng (của chất lỏng, hoặc của vật) | N/m³ |
| $V$ | thể tích phần chìm (phần chất lỏng bị chiếm chỗ) | m³ |
Đổi đơn vị: $1$ cm³ $= 0{,}000\,001$ m³; $1$ dm³ $= 1$ lít $= 0{,}001$ m³.
## Lỗi hay gặp
1. **Lấy $V$ là thể tích cả vật** khi vật chỉ chìm một phần. $V$ luôn là thể tích **phần chìm**.
2. **Nghĩ vật nặng thì chìm.** Phải so trọng lượng riêng (hoặc so $F_A$ với $P$), không so trọng lượng của hai vật khác nhau.
3. **Nghĩ càng xuống sâu lực đẩy càng lớn.** Khi đã chìm hẳn, $V$ không đổi nên $F_A$ không đổi.
4. Quên **đổi cm³ ra m³** trước khi nhân với $d$.
5. Dùng $d$ **của vật** thay cho $d$ **của chất lỏng** trong công thức $F_A = d \cdot V$.
## Bài tập theo dạng
### Dạng 1: Đo lực đẩy bằng lực kế
Cách làm: $F_A = P - F$ ($P$: số chỉ ngoài không khí, $F$: số chỉ khi nhúng). Muốn tìm thể tích vật chìm hẳn: $V = F_A : d$.
**Bài 1.** Treo một quả nặng bằng thép vào lực kế: ngoài không khí lực kế chỉ $5{,}5$ N, nhúng chìm hẳn trong nước lực kế chỉ $4{,}8$ N.
a) Tính lực đẩy của nước.
b) Hạ quả nặng sâu thêm $10$ cm (chưa chạm đáy). Lực kế chỉ bao nhiêu?
c) Tính thể tích quả nặng.
Đáp án
a) $F_A = 5{,}5 - 4{,}8 = 0{,}7$ N.
b) Vẫn $4{,}8$ N — đã chìm hẳn thì lực đẩy không đổi theo độ sâu.
c) $V = 0{,}7 : 10\,000 = 0{,}000\,07$ m³ $= 70$ cm³.
Đáp án
$F_A = 2{,}4 - 2{,}1 = 0{,}3$ N; $V = 0{,}3 : 10\,000 = 0{,}000\,03$ m³ $= 30$ cm³.
Đáp án
a) $V = 0{,}000\,25$ m³; $F_A = 10\,000 \cdot 0{,}000\,25 = 2{,}5$ N.
b) $F_A = 8\,000 \cdot 0{,}000\,25 = 2$ N (chất lỏng nhẹ hơn thì đẩy yếu hơn).
c) $V = 0{,}5$ dm³ $= 0{,}000\,5$ m³; $F_A = 10\,000 \cdot 0{,}000\,5 = 5$ N (không phải $40$ N).
Đáp án
a) $F_A = 2{,}5$ N $> P = 0{,}6$ N nên bóng nổi lên.
b) Sai. $d_{\text{gỗ}} < d_{\text{nước}}$ nên gỗ nổi; $d_{\text{thép}} > d_{\text{nước}}$ nên chìa khoá chìm.
c) Nổi yên nên $F_A = P = 2{,}4$ N; $V = 2{,}4 : 10\,000 = 0{,}000\,24$ m³ $= 240$ cm³.