Giải bài tập Vật lý 8 Bài 8: Áp suất chất lỏng - Bình thông nhau

ÁP SUẤT CHẤT LÚNG - BỈNH THÚNG NHAU
KIẾN THÚC TRỌNG TÂM
Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng : Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó. Khác với chất rắn, chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương.
Như vậy, chất lỏng không chỉ gây ra áp suất lên đáy bình mà lên cả thành bình và các vật ở trong lòng chất lỏng.
Công thức tính áp suất chất lỏng : p = d.h, trong đó h là độ sâu tính từ điểm tính áp suất tới mặt thoáng chất lỏng, d là trọng lượng riêng của chất lỏng.
Lưu ý : về đơn vị, p được tính bằng N/m3, h tính bằng m. Công thức này cũng được áp dụng chọ một điểm bất kì trong lòng chất lỏng, chiều cao h của.cột chất lỏng cũng là độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng. Từ đây có thể suy ra trong một chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng ngang có độ lớn như nhau.
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.
Ví dụ : Trong thí nghiệm như hình 8.6 SGK, do A và B ở trên cùng mặt phảng nằm ngang nên áp suất PA = PB, suy ra các mực chất lỏng trong hai nhánh của bình thông nhau có cùng độ cao.
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG SGK VÀ SBT
Cl. Các màng cao su biến dạng, điều đó chứng tỏ chất lỏng gây ra áp suất lên đáy bình và thành bình.
C2. Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương.
C3. Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên các vật ở trong lòng nó.
C4. (1) thành ; (2) đáy ; (3) trong lòng.
C5. Mực nước trong bình sẽ ở trạng thái như vẽ ở hình 8.6c SGK (mực nước ở hai nhánh bằng nhau).
.... cùng một....
C6. Khi lận xuống biển, người thợ lặn phải mặc bộ áo lặn nặng nề, chịu được áp suất lên đến hàng nghìn N/m2 vì ở sâu dưới lòng biển, áp suất do nước biển gây nên lên đến hàng nghìn N/m2, người thợ lặn nếu không mặc áo lặn thì không thể chịu được áp suất này.
C7. Áp suất của nước ở đáy thùng là :
p, = d.h, = 10 000.1,2 = 12 000 N/m2
Áp suất của nước lên điểm cách đáy thùng 0,4 m là :
p2 = d.h2 = 10 000.(1,2 - 0,4) = 8 000 N/m2
C8. Trong hai ấm vẽ ở hình 8.8 SGK, ấm có vòi cao hơn thì đựng được nhiều nước hơn vì ấm và vòi ấm là bình thông nhau nên mực nước ở ấm và vòi luôn luôn ở cùng một độ cao.
C9. Để biết mực chất lỏng trong bình kín không trong suốt, người tã dựa vào nguyên tắc bình thông nhau : một nhánh làm bằng chất liệu trong suốt (Hình.8.9 SGK), mực chất lỏng trong bình kín luôn luôn bằng mực chất lỏng mà ta nhìn thấy ở phần trong suốt. Thiết bị này gọi là ống đo mực chất lỏng.
CIO. Vì F = 50f => s = 50s.
a) A.	b) D.
D.
Hướng dẫn : Trong cùng một chất lỏng, áp suất trong lòng chất lỏng phụ thuộc vào độ sâu của cột chất lỏng so với mặt thoáng. Căn cứ vào hình 8.3 SBT ta thấy : PE < Pc = Pb < Pd < Pa-
a) Áp suất tẵc dụng lên vỏ tàu ngầm giảm, tức là cột nước ở phía trên tàu
ngầm giảm. Vậy tàu ngầm đã nổi lên.
b) Áp dụng công thức p = d.h, rút ra h = ^ ■ d
Độ sâu của tàu ngầm ở thời điểm trước :
K _ Pl 2020000 ,A,
h, = — =	= 196 m
d 10300
Độ sâu của tàu ngầm ở thời điểm sau là :
K _ p2 860000
h2 = — =	"	- 83,5 m
2 d 10300
8.5. Hình dạng của tia nước phụ thuộc áp suất mà nước tác dụng vào thành bình
tại điểm o. Áp suất đó càng lớn thì tia nước càng vọt ra xa bình.
Mực nước hạ dần từ miệng bình tới điểm o thì áp suất tác dụng lên điểm
o giảm dần. Vì vậy, tia nước dịch gần về phía bình nước (Hình 8.4 SBT).
Khi mực nước gần sát điểm o, áp suất rất nhỏ,.không tạo được tia nước, và
nước sẽ chảy dọc theo thành bình xuống đáy bình.
Khi đẩy pit-tông từ vị trí A đến vị trí A', đáy bình được nâng cao đến gần
điểm o, nhưng khoảng cách từ o đến miệng bình không thay đổi, và áp suất
mà nước tác dụng vào điểm o không thay đổi.
8.6*. h = 18 mm ; đt = 7 000 N/m3; d2 = 10 300 N/m3.
Xét hai điểm A, B trong hai nhánh nằm trong cùng một mặt phẳng ngang
(Hình 8.1) trùng với mặt phân each giữa xăng và nước biển.
Ta có : pA = Pg
Mặt khác : PA = djhj, pB - d2h2
Nên : d1h1 = d2h2
Theo hình 8.1 thì h2 = hj - h. Do đó :
djhj = d2(hj - h) = d2hj - d2h
(d2 - dj)hj = d2h
10300.18
8.7. c.
hì =
d2h
d2 - dj
8.8. c.
10300-7000
8.9. D.
= 56 mm
8.10.B.
8.11. B. ^- = ^2 = 1,5^ 0,6h! = 0	0,9pj.
Pi d1h1 d^	F2 P1
Khi càng lặn sâu thì áp suất của chất lỏng càng tăng nên cảm giác tức ngực cũng càng tăng.
Gọi s là diện tích tiết diện của ống nhỏ, do đó diện tích tiết diện của ống lớn là 2S. Sau khi mở khoá T, cột nước ở hai nhánh có cùng chiều cao là h. Vì thể tích nước trong bình thông nhau không đổi nên ta có :
2S.30 = s.h + 2S.h = 3S.h => h = 20 cm
Ap dụng công thức : -7- = — => f - -4- = —777— = 200 N.
f s	s 100.S
a) Màng cao cu bị cong lên do áp suất của nước trong chậu gây ra.
Khi đổ nước vào ống sao cho mực nước trong ống bằng với mực nước ở ngoài khi đó áp suất của nước trong ống và ngoài ống cân bằng nhau nên màng cao su có dạng phẳng.
Do áp suất của nước ngoài chậu lớn hơn áp suất của cột nước trong ống nên màng cao su bị cong lên.
Do áp suất của cột nước trong ống gây ra lớn hơn áp suất của nước ngoài chậu nên màng cao su bị cong xuống phía dưới.
Áp suất do nước gây ra tại chỗ thủng là :
p = d.h = 10 000.2,8 = 28 000 N/m2
Lực tôi thiểu để giữ miếng vá là :
F = p.s = 28 000.0,015 = 420 N
8.17*. + Khi chỉ có thùng chứa đầy nước thì áp suất tại điểm o là : Pj = d.h
+ Khi cả thùng và ống đều chứa đầy nước thì áp suất tại điểm o là : p2 = d.h'.
+ Ta có : h' = lOh, do đó p2 = lO.pj. Như vậy, khi đổ đầy nước vào ống thì áp suất tại o tăng lên gấp 10 lần nên thùng tônô bị vỡ.
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
8a. Một tàu ngầm lặn dưới đáy biển ở độ sâu 200 m, Tính áp suất tác dụng lên mặt ngoài của thân tàu. Biết rằng trọng lượng riêng trung bình của nước biển là 10 300 N/m3. Nếu cho tàu lặn thêm 20 m nữa, độ tăng áp suất lên thân tàu là bao nhiêu ? Tính áp suất tác dụng lên thân tàu khi đó.
8b. Một bình thông nhau có hai nhánh A, B giống nhau chứa thuỷ ngân. Đổ vào nhánh A một cột nước cao hj = 30 cm, vào nhánh B cột dầu cao h2 = 5 cm. Hãy tính độ chênh lệch mức thuỷ ngân ở hai nhánh A và B. Cho biết nước, dầu, thuỷ ngân có trọng lượng riêng lần lượt là dn = 10 000 N/m3 ; dd = 8 000 N/m3; dtn = 136 000 N/m3.
-Z-ZZZr
-A
Pit-tông nhỏ
Pit-tône lớn
8c. Một ống chứa đầy nước đặt nằm ngang như hình 8.2. Tiết diện ngang của phần ống rộng là s = 60 cm2, của phần ống hẹp là s = 20 cm2. Hãy tính lực ép lên pit-tông
nhỏ để hệ thống nằm cân bằng nếu lực tác	Hình 8.2
dụng lên pit-tông lớn là F = 2 400 N.