Một cái phễu có dạng hình nón. Chiều cao của phễu là 20 cm. Người ta đổ một lượng nước vào phễu sao cho chiều cao của cột nước trong phễu bằng 10 cm (Hình H1). Nếu bịt kín miệng phễu rồi lật ngược phễu lên (Hình H2) thì chiều cao của cột nước trong phễu gần bằng với giá trị nào sau đây ?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi thể tích của phễu là V, bán kính đáy phễu là R, bán kính của cột nước có dạng khối nón trong H1 là R1
Ta có: \( \frac{{10}}{{20}} = \frac{{{R_1}}}{R} = \frac{1}{2}\)
Gọi V1 là thể tích của nước ta có:
\( \frac{{{V_1}}}{V} = \frac{{\frac{1}{3}\pi R_1^2.10}}{{\frac{1}{3}\pi {R^2}.20}} = \frac{1}{2}{\left( {\frac{{{R_1}}}{R}} \right)^2} = \frac{1}{8} \Rightarrow {V_1} = \frac{1}{8}V\)
Sau khi úp ngược phễu lên, thể tích của phần không có nước có dạng khối nón có thể tích là
\( {V_2} = V - {V_1} = \frac{7}{8}V\)
Gọi h, R2 là chiều cao và bán kính đáy của khối nón không chứa nước ở H2 ta có
\(\begin{array}{l} \frac{{{R_2}}}{R} = \frac{h}{{20}}\\ \frac{{{V_2}}}{V} = \frac{{\frac{1}{3}\pi R_2^2h}}{{\frac{1}{3}\pi {R^2}.20}} = \frac{7}{8} \Rightarrow {\left( {\frac{{{R_2}}}{R}} \right)^2}.\frac{h}{{20}} = \frac{7}{8} \Leftrightarrow \frac{{{h^3}}}{{{{20}^3}}} = \frac{7}{8} \Rightarrow h = 10\sqrt[3]{7} \end{array}\)
