Lý thuyết Vật lý 10 bài 34 KNTT

• Đơn vị của khối lượng riêng trong hệ SI là kg/m³ (kg.m^-3).
• Người ta cũng dùng đơn vị khối lượng riêng là g/cm³ (g.cm^-3).
• 1g/cm³ = 1000 kg/m³

Khối lượng riêng của một số chất ở điều kiện bình thường về nhiệt độ và áp suất

Khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ khác nhau

Ví dụ: Khối lượng riêng của dầu ăn vào khoảng . Do đó, 2 lít dầu ăn sẽ có trọng lượng khoảng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Khối lượng của 2 lít dầu ăn là:

Trọng lượng

a. Áp lực

- Khái niệm áp lực

+ Một cuốn sách nằm yên trên mặt bàn nằm ngang chịu tác dụng của hai lực cân bằng là lực hút của Trái Đất và lực đẩy của mặt bàn (Hình 34.1a).

+ Do mặt bàn tác dụng lên cuốn sách lực có phương thẳng đứng, hướng lên trên và có độ lớn bằng trọng lượng P của cuốn sách, nên theo định luật 3 Newton: cuốn sách tác dụng lên mặt bàn lực có phương thẳng đứng, hướng xuống dưới và có độ lớn bằng F. Lực ép lên mặt bàn theo phương vuông góc với mặt bàn, được gọi là áp lực (Hình 34.1b).

Hình 34.1

Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào hai yếu tố: Độ lớn của lực tác dụng lên vật và diện tích bề mặt tiếp xúc lên vật.

Do tác dụng của áp lực lên mặt bị ép càng mạnh khi cường độ của áp lực càng lớn và diện tích mặt bị ép càng nhỏ, nên để đặc trưng cho tác dụng của áp lực người ta dùng khái niệm áp suất, có độ lớn bằng áp lực chia cho diện tích bị ép.

Ví dụ: Một chiếc tàu bị thủng một lỗ nhỏ ở đáy. Lỗ này nằm cách mặt nước . 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 và trọng lượng riêng của nước là ?

Hướng dẫn giải

Áp suất do nước gây ra tạo chỗ thủng là:

Lực tối thiểu để giữ miếng ván là

a. Sự tồn tại áp suất của chất lỏng

- Khi đặt vật rắn lên mặt bàn thì vật rắn tác dụng lên mặt bàn áp suất theo phương vuông góc với mặt bàn. Khi nhấn chìm một vật vào trong nước thì nước có gây áp suất lên vật không? Nếu có thì áp suất này có giống áp suất của vật rắn không?

- Ai lặn xuống nước cũng dễ cảm thấy áp suất của nước tác dụng lên cơ thể mình, cảng lặn sâu thì áp suất càng mạnh. Tuy nhiên, áp suất này có phải chỉ tác dụng theo một phương như áp suất của vật rắn không?

b. Công thức tính áp suất của chất lỏng

- Trên mặt thoáng của chất lỏng, còn có áp suất khí quyển P_a. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn xuống đáy bình. Do đó, đáy bình chịu áp suất

p = p_a + p.g.h

- Chất lỏng truyền áp suất theo mọi hướng nên áp suất mà ta tính được ở trên cũng là áp suất của chất lỏng tác dụng lên các điểm ở thành bình có khoảng cách tới mặt thoáng chất lỏng là h.

Ví dụ: Hai 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 thì mối liên hệ giữa p₁ và p₂ được biểu diễn như thế nào?

Hướng dẫn 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

c. Phương trình cơ bản của chất lưu đứng yên

- Có thể dễ dàng tính được độ chênh lệch về áp suất của chất lưu giữa 2 điểm M và N có độ sâu họ và họ so với mặt thoáng của chất lưu đứng yên (Hình 34.10).

Hình 34.10

- Vì P_N = P_a + P.g.h₁ và P_M = P_a+ p.g.h₂ nên P_N - P_M = P.g.(h₁ - h₂) hay (34.3)

- Phương trình trên được gọi là phương trình cơ bản của chất lưu đứng yên.