Bài có bài toán tính áp suất của một chất lỏng nhưng lại không biết cách giải như thế nào? Đơn vị tính của áp suất chất lỏng là gì? Sau đây THPT CHUYÊN LAM SƠN chia sẻ khái niệm áp suất chất lỏng là gì? Kí hiệu, đơn vị tính và công thức tính áp suất chất lỏng kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo nhé Show Áp suất chất lỏng là gì?Áp suất chất lỏng tại một điểm bất kì trong lòng chất lỏng là giá trị áp lực lên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó. Ký hiệu: p, đơn vị: N/m2, Pa Công thức tính áp suất chất lỏngÁp suất của chất lỏng được tính bằng tích của trọng lượng riêng của chất lỏng và độ sâu tính từ điểm tính áp suất tới mặt thoáng chất lỏng. p = d.h Trong đó:
Lưu ý: Trong một chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang (có cùng độ cao h) có độ lớn như nhau.
 Vì A, B cùng nằm trên một mặt phẳng nên ta có: pA = pB Từ công thức tính áp suất chất lỏng trên ta suy ra công thức tính chiều cao của cột chất lỏng (độ sâu của điểm tính áp suất): h = p/d Đổi từ khối lượng riêng ra trọng lượng riêng: d = 10.D. Nếu bình chứa hai chất lỏng không hòa tan thì áp suất tại một điểm ở đáy bình được tính bằng công thức: p = d1.h1 + d2.h2 Trong đó:
Tham khảo thêm: Công thức tính áp suất và bài tập có lời giải chi tiết từ A – Z Bài tập tính áp suất chất lỏng thường gặp có lời giảiVí dụ 1: Một thùng hình trụ cao 1,5m đựng đầy nước. Tính áp suất của nước tác dụng lên: a. Đáy thùng b. Một điểm A cách đáy thùng 40cm Biết trọng lượng riêng của nước là 10000 N/ m3 Hướng dẫn giải a. Áp suất của nước tác dụng lên đáy thùng là: p = dn.h = 10000.1,5 = 15000 (Pa) b. Khoảng cách từ điểm A đến mặt thoáng của chất lỏng là: h1 = h – Δh = 1,5 – 0,4 = 1,1 m Áp suất của nước tác dụng đến điểm A là: p1 = dn.h1 = 10000.1,1 = 11000 Pa Ví dụ 2: Người ta dùng một lực 100 N để nâng một vật nặng 500 kg lên bằng máy nén thuỷ lực. Hỏi diện tích của pittong lớn và pittong nhỏ của máy nén thuỷ lực này có đặc điểm gì? Lực nhỏ nhất cần tác dụng vào pittong lớn đề nâng được vật nặng 500 kg lên là: F = P = 10.m = 10.500 = 5000 (N). Để nâng được vật nặng F = 5000N bằng một lực f = 100N thì diện tích S của pittông lớn và diện tích s của pittông nhỏ của máy thủy lực phải thỏa mãn điều kiện: F/f = S/s ⇒ S/s = 5000/100 = 50 ⇒ S = 50s Vậy diện tích pittông lớn bằng 50 lần diện tích pittông nhỏ. Ví dụ 3: Một thùng hình trụ cao 1,7m. Nước biển có trọng lượng riêng là 10300N/ m3 a. Tính áp suất do nước biển gây ra lên điểm A cách đáy thùng 80cm b. Điểm B cách miệng thùng 45cm c. Điểm C cách đáy thùng 55cm. Tìm sự chênh lệch áp suất giữa hai điểm B và C Lời giải a. Khoảng cách từ điểm A đến mặt thoáng chất lỏng là h1 = h – h2 = 1,7 – 0,8 = 0,9 (m) Mà p = d.h Vậy áp suất do nước biển gây ra tại điểm A là: p1 = 10300.0,9 = 92700 Pa b. Khoảng cách từ A đến cách miệng thùng p2 = 10300.0,45 = 4635 Pa c. Khoảng cách từ điểm C đến mặt thoáng chất lỏng là p3 = 10300.1,15 = 11845 Pa Chênh lệch áp suất giữa hai B và C là p = p2 – p1 = 7210 Pa Ví dụ 4: 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? Lời 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) Ví dụ 5: 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. a) Khi mực nước hạ dần từ B đến điểm A thì hình dạng của tia nước thay đổi như thế nào? 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? Lời giải 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. 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 Ví dụ 6: 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 Lời 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 ⇒ h1.D1 = h22.D2 ⇔ h1/h2 = D2/D1 = 13,6 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) Hy vọng sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi các bạn có thể nhớ được công thức tính áp suất chất lỏng để vận dụng vào làm bài tập nhé Công thức tính áp suất là một khái niệm chúng ta nghe thấy rất nhiều ở trường phổ thông cũng như trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa có cái nhìn toàn diện về loại áp lực này. Bài sau mình sẽ giải thích cụ thể áp suất chất lỏng là gì. Hãy tham khảo với Mobitool nhé. Áp suất của chất lỏng tại một điểm bất kỳ trong chất lỏng là giá trị áp suất trên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó. Nói cách khác, nó là lực đẩy của chất lỏng truyền trong đường ống. Lực đẩy của chất lỏng càng nhanh thì áp suất càng mạnh. Ngược lại, nếu lực đẩy yếu, áp suất sẽ thấp. Ta có ví dụ cụ thể như sau: Trong một đường ống bơm nước, ta chỉnh áp lực bơm của máy bơm tăng lên. Khi đó, bạn sẽ thấy lượng nước trong ống chảy nhanh hơn và bể chứa nước sẽ nhanh đầy. Áp suất trong đường ống dẫn nước lúc này cũng đang tăng mạnh. Áp suất của chất lỏng bình thông nhau đo được từ 2 bình gắn vào nhau bằng 1 hoặc nhiều đường ống. Đồng thời, trong bình có chứa cùng 1 loại chất lỏng. Thì khi đó, các mặt thoáng của nó ở những nhánh khác nhau đều có cùng một độ cao. Áp suất được phân thành 2 loại, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu đặc điểm cụ thể của chúng trong phần dưới đây. Đây là tổng áp suất gây ra bởi cả 2 yếu tố là cột chất lỏng và khí quyển tác dụng lên điểm trong lòng chất lỏng. Ký hiệu: Pa Công thức tính: Pa = P0 + γ.h Trong đó:
Đây là áp suất chỉ do trọng lượng của cột chất lỏng gây ra. Hiệu giữa áp suất tuyệt đối và áp suất khí quyển cũng được hiểu là áp suất tương đối. Trong trường hợp áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất của khí quyển thì ta có được áp suất chân không. Áp suất tương đối còn có thể gọi bằng tên khác là áp suất dư. Ký hiệu: Ptđ, Pdư Công thức tính: Pdu = γ.h Trước khi thực hiện thí nghiệm này, bạn cần phải thực hiện bước đầu tiên là chuẩn bị dụng cụ. Ở đây, bạn cần một bình trụ có đáy với các lỗ được bịt lại bằng màng cao su mỏng. Sau đó, bạn thực hiện thí nghiệm bằng cách đổ đầy nước vào trong bình rồi quan sát. Lúc này, bạn sẽ thấy các màng cao su bị biến dạng. Như vậy, ta có thể nêu kết luận về áp suất của chất lỏng như sau:
Áp suất của chất lỏng được ký hiệu là P và được tính theo công thức là: P = d.h Trong đó:
Ngoài cách tính như trên thì trong công nghiệp đã có các dụng cụ đo áp suất chất lỏng. Đó là những loại cảm biến được trang bị khả năng đo áp suất đa dạng với độ chính xác cao. Từ công thức tính P = d.h, ta có thể suy ra áp suất của chất lỏng phụ thuộc vào 2 yếu tố chính. Một là chiều cao của cột mét nước hay còn gọi là chiều cao của chất lỏng trong bình hoặc vật chứa. Hai là trọng lượng riêng của chất lỏng đang xét. Theo công thức trên, chiều cao (h) tỷ lệ thuận với áp suất. Chính vì thế, chiều cao càng lớn kéo theo áp suất càng lớn và ngược lại. Ngoài ra, trong thực tế thì áp suất của chất lỏng còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Ví dụ, ta xét 2 nồi nước có các điều kiện chiều cao và khối lượng như nhau. Nồi nào có nhiệt độ thấp hơn thì áp suất của nó cũng thấp hơn nhiều so với nồi có nhiệt độ cao. Trên đây là khái niệm, công thức tính, đơn vị áp suất chất lỏng và những kiến thức liên quan. Hy vọng, những thông tin và hướng dẫn giải bài tập về chủ đề này trong bài viết sẽ giúp ích được cho các bạn trong quá trình học. Chúc các bạn học tập tốt! |
