Bài 17: Áp suất trong chất lỏng

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: phát biểu định luật Archimedes

Giải:

Nếu đưa một vật vào trong chất lỏng thì chất lỏng tác dụng lực đẩy, gọi là lực đẩy Archimedes. Lực này có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên, độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ.

Câu 2: nêu điều kiện về vật nổi, vật chìm.

Giải:

Gọi  là lực đẩy Archimedes,  là trọng lượng của vật,  là khối lượng riêng của vật,  là khối lượng riêng của chất lỏng. Một vật được nhúng trong chất lỏng thì:

- Vật nổi lên khi  hay

- Vật chìm xuống khi :  hay

- Vật lơ lửng trong chất lỏng khi  hay

Câu 3: Hãy nêu khái niệm áp suất chất lỏng

Giải:

Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Một thùng hình trụ cao 1,5m đựng đầy nước. Tính áp suất của nước tác dụng lên:

1. Đáy thùng
2. Một điểm A cách đáy thùng 40cm

Biết trọng lượng riêng của nước là 10000 

Giải:

1. Áp suất của nước tác dụng lên đáy thùng là:
2. Khoảng cách từ điểm A đến mặt thoáng của chất lỏng là:

Áp suất của nước tác dụng đến điểm A là:

Câu 2: Một người thợ lặn mặc bộ áo lặn chịu được một áp suất tối đa là 300 000N/m². Biết trọng lượng riêng của nước là 10000 N/m³.

1. Hỏi người thợ đó có thể lặn được sâu nhất là bao nhiêu mét?
2. Tính áp lực của nước tác dụng lên cửa kính quan sát của áo lặn có diện tích 200cm²khi lặn sâu 25m.

Giải:

1. ADCT:    P = dh =>  h =  p/d = 30 m
2. P = d.h;   P = F/S => F = P.S = 5 000 N

Câu 3: ai bình có tiết diện bằng nhau. Bình thứ nhất chứa chất lỏng có trọng lượng riêng d1, chiều cao h1; bình thứ hai chứa chất lỏng có trọng lượng riêng d2 = 1,5d1, chiều cao h2 = 0,6h1. Nếu gọi áp suất tác dụng lên đáy bình thứ nhất là p₁, lên đáy bình thứ 2 là p₂ là:

Giải

- Áp suất của nước ở đáy bình thứ nhất là:

   p₁ = d1.h1

- Áp suất của nước ở đáy bình thứ hai là:

   p₂ = d2.h2

- Suy ra:

   p₂= 1,5d1.0,6.h1 = 0,9d1.h1 = 0,9p₁

3. VẬN DỤNG

Câu 1: Một chiếc tàu bị thủng một lỗ nhỏ ở đáy. Lỗ này nằm cách mặt nước 2,2m. Người ta đặt một miếng vá áp vào lỗ thủng từ phía trong. Hỏi cần một lực tối thiểu bằng bao nhiêu để giữ miếng vá nếu lỗ thủng rộng 150cm² và trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m²?

Giải:

 - Áp suất do nước gây ra tạo chỗ thủng là:

   P = d.h = 10 000 . 2,2 = 22000 (N/m²)

- Lực tối thiểu để giữ miếng ván là

   F = p.s = 22000 . 0,015 = 330 (N)

Câu 2:  Một quả cầu đồng móc vào một lực kế ngoài không khí lực kế chỉ 1,78N. Nhúng chìm quả cầu trong nước thì lực kế chỉ bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của nước bằng , đồng 

Giải:

 Số chỉ của lực kế cũng chính là trọng lượng của vật

Mặt khác:

Lại có:

Vậy số chỉ lực kế là:

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 1 : Một cái cốc hình trụ, chứa một lượng nước và thủy ngân cùng khối lượng. Độ cao tổng cộng của chất lỏng trong cốc là H = 146cm. Tính áp suất của các chất lỏng lên đáy cốc, biết khối lượng riêng của nước là D1 = 1g/cm³ và của thủy ngân là D2 = 13,6g/cm³

Giải:

- Gọi h₁ là độ cao cột nước; h₂ là độ cao cột thủy ngân S là diện tích đáy bình.

- Ta có: H = h₁ + h₂ (1)

- Khối lượng của nước là: m₁ = V₁.D₁

   mà V₁ = h₁.S ⇒ m₁ = h₁.S.D₁

- Khối lượng của thủy ngân là : m₂ = V₂.D₂

   mà V₂ = h₂.S ⇒ m₂ = h₂.S.D₂

- Do 2 vật có khối lượng bằng nhau nên ta có :

   h₁.S.D₁= h₂.S.D₂

- Vậy chiều cao của cột nước gấp 13,6 lần chiều cao cột thủy ngân.

- Chiều cao cột nước là:

   13,6.146 : (13,6 +1) = 136 (cm)

- Áp suất của thủy ngân và của nước lên đáy bình là:

   p = p₁ + p₂ = 10000.1,36 + 136000.0,1 = 27200 N/m²

Câu 2: Một cái bình có lỗ nhỏ A ở thành bên và đáy là một pit tông. Người ta đổ nước đến điểm B. Có một tia nước phun ra từ A.

1. a) Khi mực nước hạ dần từ B đến điểm A thì hình dạng của tia nước thay đổi như thế nào?
2. b) Người ta kéo pit tông lên cao một đoạn (chưa đến điểm A) rồi lại đổ nước cho tới điểm B. Tia nước phun từ A có gì thay đổi không? Vì sao?

Giải

1. a)Hình dạng của tia nước phụ thuộc vào áp suất mà nước tác dụng vào thành bình tại điểm A. Áp suất đó càng lớn thì tia nước càng vọt ra xa bình.Mực nước hạ dần từ miệng bình tới điểm A thì áp suất áp dụng lên điểm A giảm dần. Vì vậy tia nước dịch dần về phía bình nước khi mực nước gần sát điểm A, áp suất rất nhỏ, không tạo được tia nước, và nước sẽ chạy dọc theo thành bình xuống đáy bình.
2. b)Khi đẩy pittông lên cao, đáy bình được nâng cao đến gần điểm A, nhưng khoảng cách từ A đến điểm B không thay đổi, vì áp suất mà nước tác dụng vào A không thay đổi. Do đó tia nước từ lỗ A vẫn như trong trường hợp trên