Áp suất chất lỏng - Bình thông nhau

BÀI 8. ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Áp suất chất lỏng

2. Bình thông nhau

• Bình thông nhau là một bình có hai nhánh nối thông đáy với nhau.
• Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh khác nhau đều ở cùng một độ cao (không phụ thuộc vào hình dạng của các nhánh), áp suất tại các điểm ở trên cùng mặt phẳng ngang đều bằng nhau.

3. Máy thủy lực

• Máy thủy lực hoạt động dựa theo nguyên lí Pax-can (Pascal): Chất lỏng chứa đầy trong một bình kín có khả năng truyền nguyên vẹn độ tăng áp suất đến mọi nơi của chất lỏng.
• Máy thủy lực hoạt động theo nguyên tắc: pít-tông nâng có diện tích S lớn hơn pít-tông đẩy s bao nhiêu lần thì độ lớn lực nâng F cũng lớn hơn lực đẩy f bấy nhiêu lần: \(\frac{F}{f}=\frac{S}{s}\)

Trong đó: F là độ lớn áp lực lên pít-tông lớn (N); f là độ lớn áp lực lên pít-tông nhỏ (N)

S là diện tích bề mặt pít-tông lớn (m2); s là diện tích bề mặt pít-tông nhỏ (m2)

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

1. Tính áp suất của chất lỏng

Các bài tập dạng này thường yêu cầu tính áp suất của chất lỏng hoặc giải thích các hiện tượng có liên quan đến áp suất trong lòng chất lỏng. Để giải các bải tập này cần lưu ý:

• Áp suất có cùng trị số tại các điểm ở cùng một độ cao trong lòng một chất lỏng: p = d.h
• Các mặt thoáng trong bình thông nhau chứa một loại chất lỏng đứng yên thì ở cùng một độ cao
• Một số bài toán không cho trực tiếp độ cao h mà cho thể tích V của chất lỏng và tiết diện S của bình chứa (dạng hình hộp hoặc hình trụ) thì ta tính theo công thức \(h=\frac{V}{S}\)

2. Máy thủy lực

• Để giải các bài tập dạng này, cần vận dụng nguyên tắc hoạt động của máy thủy lực là truyền nguyên vẹn độ tăng áp suất tới mọi nơi trong chất lỏng.
• Vận dụng công thức: \( \frac{F}{f}=\frac{S}{s}\)

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 28 SGK Vật Lí 8): Một bình trụ có đáy C và các lỗ A, B ở thành bình được bịt bằng một màng cao su mỏng (H.8.3a). Hãy quan sát hiện tượng xảy ra khi ta đổ nước vào bình và cho biết các màng cao su bị biến dạng (H.8.3b) chứng tỏ điều gì?

Trả lời:

Các màng cao su bị căng phồng ra chứng tỏ chất lỏng gây áp suất lên đáy bình và thành bình.

Câu C2 (trang 26 SGK Vật Lí 8):

Sử dụng thí nghiệm trong H8.3 và cho biết có phải chất lỏng chỉ tác dụng áp suất lên bình theo một phương như chất rắn không?

Trả lời:

Chất lỏng gây áp suất lên bình theo mọi phương chứ không theo một phương như chất rắn.

Câu C3 (trang 29 SGK Vật Lí 8):

Lấy một bình trụ thủy tinh có đĩa D tách rời dùng làm đáy. Muốn D đậy kín đáy ống ra phải dùng tay kéo dây buộc đĩa D lên (H.8.4a). Khi nhất bình vào sâu trong nước rồi buông tay kéo sợi dây ra, đĩa D vẫn không rời khỏi đáy kể cả khi quay bình theo các phương khác nhau (H.8.4b). Thí nghiệm này chứng tỏ điều gì?

Trả lời:

Thí nghiệm ở H.8.4 chứng tỏ chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên các vật ở trong lòng nó.

Câu C4 (trang 29 SGK Vật Lí 8):

Dựa vào các thí nghiệm trên, chọn từ thích hợp cho các chỗ trống trong kết luận sau đây:

Chất lỏng không chỉ gây ra áp suất lên ……… bình, mà lên cả …… bình và các vật ở …… chất lỏng.

Trả lời:

Chất lỏng không chỉ gây ra áp suất lên đáy bình, mà lên cả thành bình và các vật ở trong lòng chất lỏng.

Câu C5 (trang 30 SGK Vật Lí 8):

Đổ nước vào một bình có hai nhánh thông nhau (bình thông nhau). Hãy dựa vào công thức tính áp suất chất lỏng và đặc điểm của áp suất chất lỏng nêu ở trên để so sánh áp suất pA, pB và dự đoán xem nước trong bình đã đứng yên thì các mực nước sẽ ở trạng thái nào trong ba trạng thái vẽ ở hình 8.6a, b, c.

Sử dụng thí nghiệm như hình 8.6a, b, c, tìm từ thích hợp cho chỗ trống trong kết luận dưới đây:

Kết luận: Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn luôn ở………độ cao.

Trả lời:

Mực nước trong bình sẽ ở trạng thái như hình 8.6c SGK (mực nước ở hai nhánh bằng nhau).

Kết luận: Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn luôn ở cùng độ cao.

Câu C6 (trang 31 SGK Vật Lí 8):

Trả lời câu hỏi ở đầu bài: “Tại sao khi lặn, người thợ lặn phải mặc bộ áo lặn chịu được áp suất lớn?”

Trả lời:

Khi lặn sâu dưới lòng biển, áp suất do nước biển gây ra rất lớn, con người nếu không mặc áo lặn sẽ không thể chịu được áp suất này.

Câu C7 (trang 31 SGK Vật Lí 8):

Một thùng cao 1,2 m đựng đầy nước. Tính áp suất của nước lên đáy thùng và lên một điểm cách đáy thùng 0,4 m.

Trả lời:

Trọng lượng riêng của nước: d = 10000 N/m3.

Áp suất tác dụng lên đáy thùng là: p = d.h1 = 10000.1,2 = 12000 N/m2.

Áp suất tác dụng lên điểm cách đáy thùng 0,4 m là: p = d.h2 = 10000.(1,2 – 0,4) = 8000 N/m2

Câu C8 (trang 31 SGK Vật Lí 8):

Trong hai ấm ở hình 8.8 ấm nào đựng được nhiều nước hơn?

Trả lời:

Ta thấy vòi ấm và phần thân ấm chính là bình thông nhau, mực nước trong ấm và trong vòi luôn có cùng độ cao nên ấm có vòi cao hơn sẽ đựng được nhiều nước hơn.

Câu C9 (trang 31 SGK Vật Lí 8):

Hình 8.9 là một bình kín có gắn thiết bị dùng để biết mực chất lỏng trong nó. Bình A được làm bằng vật liệu không trong suốt. Thiết bị B được làm bằng vật liệu trong suốt. Hãy giải thích hoạt động của thiết bị này.

Trả lời:

Phần A và ống B là hai nhánh của bình thông nhau, mực chất lỏng của hai nhánh này luôn bằng nhau, quan sát mực chất lỏng ở nhánh B (nhờ ống trong suốt) ta biết mực chất lỏng của bình A.

Câu C10 (trang 31 SGK Vật Lí 8):

Người ta dùng một lực 1000 N để nâng một vật nặng 50000 N bằng một máy thủy lực. Hỏi diện tích pit tông lớn và nhỏ của máy thủy lực này có đặc điểm gì?

Trả lời:

Để nâng được vật nặng F = 50000 N bằng một lực f = 1000 N thì diện tích S của pit-tông lớn và diện tích s của pit-tông nhỏ của máy thủy lực phải thỏa mãn điều kiện:

\(\frac{F}{f}=\frac{S}{s}\Leftrightarrow \frac{50000}{1000}=\frac{S}{s}\Rightarrow S=50\text{s}.\)

Vậy diện tích pit-tông lớn phải bằng 50 lần diện tích pit-tông nhỏ.

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài áp suất chất lỏng do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ