Bài 8. Áp suất chất lỏng - Bình thông nhau

1
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
Tại sao khi lặn sâu người thợ lặn phải mặc bộ giáp lặn chịu được áp suất lớn.
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
Ta đã biết, khi đặt vật rắn lên mặt bàn, vặt rắn sẽ tác dụng lên mặt bàn một áp suất theo ohương của trọng lực. Còn khi đổ một chất lỏng vào trong bình thì chất lỏng có gây áp suất lên bình không, nếu có thì áp suất này có giống áp suất của chất rắn không?
2
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
1. Thí nghiệm 1
Một bình hình trụ có đáy C và các lỗ A, B ở thành bình được bịt bằng màng cao su mỏng.
Hãy quan sát hiện tượng xaûy ra khi ta đổ nước vào bình.
C1 Màng cao su bị biến dạng chứng tỏ điều gì?
Chất lỏng gây ra áp suất lên đáy bình và thành bình.
C2 Có phải chất lỏng chỉ tác dụng áp suất lên bình theo một phương như chất rắn hay không?
Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương.
3
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
2. Thí nghiệm 2
Lấy một bình hình trụ thuỷ tinh có đĩa D tách rời làm đáy. Muốn D đậy kín đáy ống ta phải dùng tay kéo dây buộc đĩa lên.
4
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
2. Thí nghiệm 2
Lấy một bình hình trụ thuỷ tinh có đĩa D tách rời làm đáy. Muốn D đậy kín đáy ống ta phải dùng tay kéo dây buộc đĩa lên.
C3 Khi nhấn bình vào trong nước rồi buông tay ra kéo sợi dây ra, đĩa D vần không rời khỏi đáy kể cả khi quay bình theo các hướng khác nhau. Thí nghiệm này chứng tỏ điều gì?
Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương và lên các vật trong lòng của nó.
5
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
2. Thí nghiệm 2
3. Kết luận
C4 Dựa vào các thí nghiệm trên, hãy chọn từ thích hợp cho các ô 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.
thành
đáy
trong lòng
6
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
II. Công thức tính áp suất chất lỏng:
Giả sử có một khối chất lỏng hìng trụ diện tích đáy là S, chiều cao là h. Hãy dựa vào công thức tính áp suất em mà đã học trong bài áp suất chất rắn để chứng minh công thức áp suất trong lòng chất lỏng. p=d.h.
Mà F = P = 10.m = 10.D.V
=10.D.S.h= d.S.h
Suy ra: p = = d.h (đpcm)
d.S.h
S
Vậy:
p = d.h
7
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
II. Công thức tính áp suất chất lỏng:
p: áp suất ở đáy cột chất lỏng.
d: trọng lượng riêng của chất lỏng.
h: là chiều cao của cột chất lỏng.
Đơn vị:
p: Pascal (Pa).
d: Newton trên mét khối (N/m3).
h: mét (m).
8
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
Công thức này cũng áp dụng cho một điểm bất kỳ trong lòng chất lỏng, chiều cao của cột chất lỏng cũng là độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng.
III. Bình thông nhau:
9
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
III. Bình thông nhau:
C5 Đổ nước vào bình có 2 nhánh thông nhau (bình thông nhau). Hãy dựa vào công thức tính áp suất chất lỏng và đặc điểm của áp suất chất lỏng để so sánh áp suất pA , pB và dự đoán xem khi nước trong bình đã đứng yên thì các mực nước sẽ ở trạng thái nào trong 3 trang thái của hình 8.6.
pA> pB
pA< pB
pA= pB
Hình c
10
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
III. Bình thông nhau:
Làm thí nghiệm kiểm tra, rồi tìm từ thích hợp cho chổ trống trong kết luận dưới đây:
Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn ở ………….. độ cao
cùng một
11
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
III. Bình thông 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.
IV. Vận dụng:
C6 Trả lời câu hỏi ở đầu bài.
Khi lặn sâu áp suất của nước biển tăng (vì độ sâu tăng). Vì vậy người thợ lặn mặc bộ áo lặn chịu áp suất lớn, nếu không thì người thợ lặn không chịu được áp suất cao này
12
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
IV. Vận dụng:
C7 Một thùng cao 1,2m đựng đầy nước. Tính áp suất của nước lên đáy thùng và một điểm cách đáy thùng một đoạn 0,4m. (Cho dnước=10000N/m3)
GIẢI:
�p su?t nu?c ? d�y th�ng l�:
p1 = d.h1 = 10000.1,2 = 12000(N/m2).
�p su?t nu?c ? di?m c�ch d�y th�ng 0,4m l�: p2 = d.h2 = 10000.(1,2 - 0,4) = 8000(N/m2).
13
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
IV. Vận dụng:
C8 Trong 2 ấm vẽ ở hình 8.7 ấm nào đựng được nhiều nước hơn?
Ấm có vòi cao hơn thì đựng được nhiều nước hơn. Vì mực nước trong ấm bằng độ cao của miệng vòi.
14
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
IV. Vận dụng:
C9 Hình 8.8 vẽ một bình kín có gắn thiết bị để biết mực chất lỏng chứa 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.
Dựa vào nguyên tắc bình thông nhau, mực chất lỏng trong bình luôn bằng mực chất lỏng ta nhìn thấy. Thiết bị này gọi là ống đo mực chất lỏng.
15
Bài 8: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU
I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng:
Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên đáy bình thành bình và các vật ở trong lòng nó.
II. Công thức tính áp suất chất lỏng:
p: áp suất ở đáy cột chất lỏng.
d: trọng lượng riêng của chất lỏng.
h: là chiều cao của cột chất lỏng.
Đơn vị:
p: (Pa).
d: (N/m3).
h: (m).
III. Bình thông 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.
16
BÀI 8.1
Đổ một lượng nước vào trong cốc sao cho độ cao của nước trong cốc là 8cm . Tính áp suất của nước lên đấy cốc và lên một điểm A cách đáy cốc 5 cm (biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3)
Tóm tắt: h1=8cm=0,08m h2=h1-5cm = 8- 5= 3cm=0,03m d=10000N/m3
P=?
Giải:
Áp suất tác dụng lên đáy cốc : P= h1.d =0,08. 10000 = 800N/m2
Áp suất tác dụng lên điểm A: P= h2.d= 0,03 .10000 =300 N/m2
17
Bài 8.2
Một thợ lặn xuống độ sâu 32m so với mặt nước biển. Cho trọng lượng riêng trung bình của nước là 10300N/m3. a/ Tính áp suất ở độ sâu ấy . b/Cửa chiếu sáng của áo lă�n có diện tích 0,018m2. tính áp lực của nước tác dụng lên phần diện tích này
Tóm tắt: h=32m d=10300N/m3 S= 0,018m2 a/ P=? b/ F=?
Giải:
a/Áp suất ở độ sâu 32 m là: ta có: P=h.d =32 .10300=329600 N/m2
b/ Áp lực tác dụng lên phần diện tích của cửa chiếu sáng là:
AD
suy ra F= P.S =329600.0,018=5932,8 N
18
Bài 8.3
Một tàu ngầm lặn dưới đáy biển ở độ sâu 120m. Hỏi áp suất tác dụng lên mặt ngoài của thân tàu là bao nhiêu? Nếu cho tàu lặn thêm 40m nữa, thì độ tăng áp suất lên thân tàu là bao nhiêu?(Biết rằng trọng lượng riêng trung bình của nước biển là 10300N/m3)
Tóm tắt: h1=120m h2=40m d=10300N/m3
P1 =? P2 =?
Giải:
A�p suất tác dụng lên thân tàu ở độ sâu 120mlà:
P1 =h1 .d=120.10300=1236000N/m2
Nếu cho tàu lặn sâu thêm 40m nữa độ tăng áp suất là :
P2 =h2.d =40. 10300 = 412000N/m2
19
Bài 8.4
Một cái đập nước của nhà máy thuỷ điện có chiều cao từ đáy hồ chứa nước đến mặt đập là 150m. Khoảng cách từ mặt đập đến mặt nước là 25m, cửa van dẫn nước vào tua bin của máy phát điện cách đáy hồ 30m. Tính áp suất của nước tác dụng lên của van, biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3.
Tóm tắt: h=150m h2=25m d=10000N/m3
P=?
Giải:
Cửa van cách mặt nước một khoảng là h3=h1-(h2+30)=150-(25+30)=95m
Áp suất tác dụng lên của van là :
P =h3.d =95. 10000 = 950000 N/m2
ĐS: