Cho các dụng cụ sau: lực kế, chậu nước và dây mảnh. Bằng các dụng cụ đó, em hãy trình bày cách đo khối lượng riêng của một vật rắn nhỏ không thấm nước và trọng lượng riêng lớn hơn của nước.

Để đo khối lượng riêng của một vật rắn nhỏ không thấm nước và có trọng lượng riêng lớn hơn nước bằng các dụng cụ lực kế, chậu nước và dây mảnh, ta làm theo các bước sau: **Dụng cụ:** - Lực kế - Chậu nước - Dây mảnh - Vật rắn cần đo **Cách làm:** 1. **Đo trọng lượng vật trong không khí:** - Treo vật bằng dây mảnh vào lực kế. - Ghi số chỉ của lực kế là \( P_1 \) (đơn vị N). 2. **Đo trọng lượng vật khi ngập trong nước:** - Cho chậu nước dưới lực kế. - Nhúng vật vào nước sao cho vật hoàn toàn ngập trong nước nhưng không chạm đáy chậu. - Lực kế sẽ chỉ trọng lượng giảm do lực đẩy Ác-si-mét. - Ghi số chỉ của lực kế lúc này là \( P_2 \) (đơn vị N). 3. **Tính khối lượng riêng của vật:** Gọi: - \( \rho \) là khối lượng riêng của vật (đơn vị kg/m³) - \( \rho_{n} \) là khối lượng riêng của nước (khoảng \( 1000 \, kg/m^3 \)) - \( g \) là gia tốc trọng trường (khoảng \( 9.8 \, m/s^2 \)) - \( V \) là thể tích vật (m³) Ta có: - Trọng lượng vật trong không khí: \( P_1 = mg = \rho V g \) - Trọng lượng vật trong nước: \( P_2 = P_1 - F_{A} = \rho V g - \rho_n V g = (\rho - \rho_n) V g \) Do đó: \[ P_1 - P_2 = \rho_n V g \] Từ đó tính thể tích vật: \[ V = \frac{P_1 - P_2}{\rho_n g} \] Khối lượng riêng của vật là: \[ \rho = \frac{P_1}{V g} = \frac{P_1}{\frac{P_1 - P_2}{\rho_n g} \cdot g} = \frac{P_1}{P_1 - P_2} \cdot \rho_n \] **Kết luận:** - Đo trọng lượng vật trong không khí (\( P_1 \)) và trọng lượng vật khi ngập trong nước (\( P_2 \)). - Tính khối lượng riêng vật theo công thức: \[ \boxed{ \rho = \frac{P_1}{P_1 - P_2} \times \rho_n } \] Như vậy, chỉ với lực kế, chậu nước và dây mảnh, ta đã đo được khối lượng riêng của vật rắn.