Vật nào sau đây ứng dụng nguyên lý của bình thông nhau
|
Khi đi bơi, nếu các em lặn càng lúc càng sâu xuống dưới bề mặt của nước các em sẽ thấy có áp lực càng lớn tác động lên cơ thể, và nếu càng lặn sâu hơn thì cần phải có bộ áo lặn chịu được áp suất lớn như các thợ lặn. Bạn đang xem: Nguyên tắc bình thông nhau là gì Bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về áp suất của chất lỏng? tính áp suất của chất lỏng theo công thức nào? bình thông nhau là gì, được vận dụng trong thực tế như thế nào? I. 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 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 trong lòng chất lỏng. II. Công thức tính áp suất chất lỏng - Ta có:
 - Công thức tính áp suất chất lỏng là: p = d.h - Trong đó: d: Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) h: là chiều cao của cột chất lỏng (m) p: Áp suất ở đáy cột chất lỏng (Pa) > Chú ý: - Công thức này 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 Như vậy, trong chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang (cùng độ sâu h) có độ lớn như nhau. Vì vậy, áp suất chất lỏng được ứng dụng nhiều trong khoa học đời sống. 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. * Cấu tạo của bình thông nhau: - Bình thông nhau là 1 bình có hai nhánh thông với nhau - Trong bình thông nhau chứa cùng 1 chất lỏng đứng yên, các mực chát lỏng ở các nhánh luôn luôn ở cùng một độ cao. IV. Máy thủy lực. * Cấu tạo máy thủy lực - Gồm 2 xilanh: một nhỏ, một to; - Trong 2 xi lanh có chứa đầy chất lỏng (thường là dầu), hai xilanh được đậy kính bằng 2 pít-tông. - Khi có tác dụng của một lực f lên pít-tông nhỏ có diện tích s, lực này gây áp suất có độ lớn p=f/s lên chất lỏng. - Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn tới pit-tông lớn có diện tích S và gây nên lực nâng F lên pít-tông này:
→ Như vậy: diện tích S lơn hơn diện tích s bao nhiêu lần thì lực F lớn hơn lực f bấy nhiêu lần. Xem thêm: Bài Văn Nói Về Nghề Nghiệp Tương Lai Của Em Yêu Thích, Viết Đoạn Văn Về Nghề Em Yêu Thích * Ứng dụng của máy thủy lực - Nhờ có máy thủy lực người ta có thể dùng tay nâng cả một chiết ô tô hoặc để nén các vật. V. Vận dụng * Câu C6 trang 31 SGK Vật Lý 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? * Lời giải: - 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 Lý 8: Một thùng cao 1,2m đựng đầy nước. Tính áp suất của nước lên đáy thùng và lên một điểm cách đáy thùng 0,4m. * Lời giải: - 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). * Lời giải: - 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 Lý 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. * Lời giải: - 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 Lý 8: Người ta dùng một lực 1000N để nâng một vật nặng 50000N bằng một máy thủy lực. Hỏi diện tích pit tông lớn và nhỏ của máy thủy lực này có đặc điểm gì? * Lời giải: - Để nâng được vật nặng F = 50000N bằng một lực f = 1000N thì diện tích S của pít-tông lớn và diện tích s của pít-tông nhỏ của máy thủy lực phải thỏa mãn điều kiện: Hy vọng với bài viết về Áp suất chất lỏng, Bình thông nhau, Công thức tính áp suất chất lỏng và bài tập vận dụng ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại đánh giá dưới bài viết để hibs.vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.
Học sinh cần nắm kiến thức về áp suất, công thức tính áp suất, nguyên lý của bình thông nhau. 1. Áp suất chất lỏng Quảng cáo Áp suất của chất lỏng có những đặc điểm sau đây: - Tại một điểm trong lòng chất lỏng, áp suất tác dụng theo mọi phương và có giá trị như nhau. - Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức: p = d.h - Trong đó: h là độ sâu tính từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng chất lỏng d là trọng lượng riêng của chất lỏng 2. Bình thông nhau. - Bình thông nhau là một bình có hai nhánh (hoặc nhiều 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 đều ở cùng một độ cao. - Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, áp suất tại các điểm ở trên cùng mặt phẳng ngang đều bằng nhau. Quảng cáo Ví dụ 1: Trong các kết luận sau, kết luận nào không đúng đối với bình thông nhau? A. Bình thông nhau là bình có 2 hoặc nhiều nhánh thông nhau. B. Tiết diện của các nhánh bình thông nhau phải bằng nhau. C. Trong bình thông nhau có thể chứa 1 hoặc nhiều chất lỏng khác nhau. D. Trong bình thông nhau chứa cùng 1 chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn ở cùng 1 độ cao. Lời giải: Đáp án: B Tiết diện của các nhánh bình thông nhau có thể bằng nhau hoặc không bằng nhau Ví dụ 2: Hai bình A và B thông nhau. Bình A đựng rượu, bình B đựng thủy ngân tới cùng một độ cao. Khi bình mởi khóa K, chất lỏng có chảy từ bình nọ sang bình kia không? A. Thủy ngân chảy sang rượu B. Không, vì độ cao của cột chất lỏng ở hai bình bằng nhau C. Rượu chảy sang thủy ngân vì lượng rượu nhiều hơn D. Rượu chảy sang thủy ngân hoặc ngược lại tùy vào tiết diện hai nhánh Quảng cáo Lời giải: Đáp án: A - Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức: p = d.h - Hai nhánh này có độ cao như nhau nhưng trọng lượng riêng thủy ngân lớn hơn rượu nên áp suất ở đáy nhánh B lớn hơn nhánh A. Vì vậy thủy ngân chảy sang rượu Ví dụ 3: Bình A hình trụ tiết diện 10cm2 chứa nước đến độ cao 40cm. Bình hình trụ B có tiết diện 15cm2 chứa nước đến độ cao 90cm. Người ta nối chúng thông với nhau ở đáy bằng một ống dẫn nhỏ có dung tích không đáng kể, tìm độ cao cột nước ở mỗi bình. Coi đáy của hai bình ngang nhau. Lời giải: - Khi nối 2 bình bởi một ống có dung tích không đáng kể thì nước từ bình B chảy sang bình A vì cột nước ở bình B cao hơn cột nước ở bình A. - Thể tích nước chảy từ bình B sang bình A là : VB = ( h2 - h ) S2 - Thể tích nước bình A nhận từ bình B là: VA = ( h - h1 ) S1 - Mà VA = VB nên ta có ( h2 - h ) S2 = ( h - h1 ) S1 - Biến đổi ta được:
Đáp số: 70cm Câu 1: Hai bình A và B thông nhau, ở đáy có khóa K. Bình A đựng thủy ngân, bình B đựng nước ở cùng một độ cao (hình vẽ). Sau khi mở khóa K mực chất lỏng ở hai bình như thế nào? Tại sao? A. Mực chất lỏng ở bình A cao hơn ở bình B vì lượng nước nhiều hơn. B. Mực chất lỏng ở bình B cao hơn ở bình A vì thủy ngân chảy sang nước C. Mực chất lỏng ở hai bình ngang nhau vì cột chất lỏng ở hai bình có cùng độ cao. D. Mực chất lỏng ở hai bình ngang nhau vì đây là hai nhánh của bình thông nhau
Đáp án: B - Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức: p = d.h - Hai nhánh này có độ cao như nhau nhưng trọng lượng riêng thủy ngân lớn hơn nước nên áp suất ở đáy nhánh A lớn hơn nhánh B. Vì vậy thủy ngân chảy sang nước. - Do đó mực chất lỏng ở nhánh A giảm xuống còn nhánh B tăng lên, nên mực chất lỏng ở nhánh B sẽ cao hơn nhánh. Câu 2: Một bình thông nhau chứa nước. Người ta đổ thêm xăng vào một nhánh. Hai mặt thoáng ở hai nhánh chênh lệch nhau 30mm. Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3 và của xăng là 7000N/m3. Chiều cao của cột xăng là: A. 300mm B. 30mm C. 120mm D. 60mm
Đáp án: A - Xét hai điểm A và trong hai nhánh nằm trong cùng một mặt phẳng ngang trùng với mặt phân cách giữa xăng và nước biển. - Ta có: pA = pB. - Mặt khác: pA = d1h1; pB = d2h2 - Nên d1h1 = d2h2 - Theo hình vẽ thì h2 = h1 – h. Do đó:
Câu 3: Hai bình hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lượt là 150cm2 và 300cm2 được nối thông đáy bằng một ống nhỏ qua khoá k như hình vẽ. Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đó đổ v (cm3) dầu vào bình A, đổ v (cm3) nước vào bình B. Cho biết trọng lượng riêng của dầu và của nước lần lượt là: d1=8000N/m3 ; d2= 10000N/m3. Kết luận nào sau đây là chính xác? A. áp suất đáy bình A bằng áp suất đáy bình B vì thể tích chất lỏng ở hai bình là như nhau B. áp suất đáy bình A bằng áp suất đáy bình B C. áp suất đáy bình A lớn hơn áp suất đáy bình B D. áp suất đáy bình A nhỏ hơn áp suất đáy bình B
Đáp án: C - Áp dụng công thức tính thể tích hình trụ: V = S.h ⇒ h = V : S - Chiều cao cột dầu là:
- Chiều cao cột nước là:
- Áp suất đáy bình A trước khi mở khóa là:
- Áp suất đáy bình B trước khi mở khóa là:
Do đó PA > PB Câu 4: Một bình thông nhau có chứa nước. Hai nhánh của bình có cùng kích thước. Đổ vào một nhánh của bình lượng dầu có chiều cao là 18 cm. Biết trọng lượng riêng của dầu là 8000 N/m3, và trọng lượng riêng của nước là 10000 N/m3. Hãy tính độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai nhánh của bình ? A. 15cm B. 12cm C. 9,6cm D. 3,6cm
Đáp án: D + Gọi h là độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở nhánh của bình + Gọi A và B là hai điểm có cùng độ cao so với đáy bình nằm ở hai nhánh. + Ta có : áp suất tại A và B do là do cột chất lỏng gây ra là bằng nhau: PA = PB ⇔ dd . 0,18 = dn . (0,18 - h) ⇔ 8000 . 0,18 = 10000. (0,18 - h) ⇔ 1440 = 1800 - 10000.h ⇔ 10000.h = 360 ⇔ h = 0,036 (m) = 3,6 ( cm) Vậy : Độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở hai nhánh là : 3,6 cm. Câu 5: Hai hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lượt là 100cm2 và 200cm2 được nối thông đáy bằng một ống nhỏ qua khoá k như hình vẽ. Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đó đổ 6 lít dầu vào bình A, đổ 2 lít nước vào bình B. Sau đó mở khoá k để tạo thành một bình thông nhau. Cho biết trọng lượng riêng của dầu và của nước lần lượt là: d1=8000N/m3 ; d2= 10000N/m3. Nước sẽ chảy sang dầu hay dầu sẽ chảy sang nước? Giải thích tại sao?
- Đổi 6 lít = 6000 (cm3); 2 lít = 2000 (cm3) - Áp dụng công thức tính thể tích hình trụ: V = S.h ⇒ h = V : S - Chiều cao cột dầu là: hA = 6000 : 100 = 60 (cm) = 0,6 (m) - Chiều cao cột nước là: hB = 2000 : 200 = 10 (cm) = 0,1 (m) - Áp suất đáy bình A trước khi mở khóa là: PA = d.h = 8000. 0,6 = 4800 (Pa) - Áp suất đáy bình B trước khi mở khóa là: PB = d.h = 10000. 0,1 = 1000 (Pa) Do PA > PB nên dầu sẽ chảy sang nước. Câu 6: Hai bình hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lượt là 100cm2 và 200cm2 được nối thông đáy bằng một ống nhỏ qua khoá k như hình vẽ. Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đó đổ 3 lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nước vào bình B. Sau đó mở khoá k để tạo thành một bình thông nhau thì thấy có một lượng nước chảy sang bình A. Tính độ cao mực chất lỏng ở bình A khi đã cân bằng. Cho biết trọng lượng riêng của dầu và của nước lần lượt là: d1=8000N/m3 ; d2= 10 000N/m3.
- Gọi h1, h2 là độ cao mực nước ở bình B và bình A khi đã cân bằng. SA.h1 + SB.h2 = V2 ⇒ 100 .h1 + 200.h2 =5,4.103 (cm3) ⇒ h1 + 2.h2 = 54 cm (1) - Độ cao mực dầu ở bình B:
- Áp suất ở đáy hai bình là bằng nhau nên: d2h1 + d1h3 = d2h2 10000.h1 + 8000.30 = 10000.h2 h2 = h1 + 24 (2) - Từ (1) và (2) ta suy ra: h1+2(h1 +24 ) = 54 ⇒ h1 = 2 (cm) ⇒ h2 = 26 (cm) Đáp số: 26cm Câu 7: Một bình thông nhau hình chữ U tiết diện đều S = 6 cm2 chứa nước có trọng lượng riêng d0 =10000 N/m3 đến nửa chiều cao của mỗi nhánh. Người ta đổ vào nhánh trái một lượng dầu có trọng lượng riêng d = 8000 N/m3 sao cho độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng trong hai nhánh chênh lệch nhau một đoạn 10 cm. Tìm khối lượng dầu đã rót vào?
- Do d0 > d nên mực chất lỏng ở nhánh trái (A) cao hơn nhánh phải (B) pA = d.h1 pB = d0.h2 - Áp suất tại điểm A và điểm B bằng nhau nên: pA = pB ⇔ d.h1 = d0.h2 (1) - Mặt khác theo đề bài ra ta có: h1 – h2 = 10cm (2) - Từ (1) và (2):
- Ta có: P = d.V ⇒ 10.m = d. s.h1 - Khối lượng dầu đã rót vào là:
Đáp số: 0,24kg Câu 8: Cho 2 bình hình trụ thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa thể tích không đáng kể. Bán kính đáy của bình A là r1 của bình B là r2= 0,5 r1 (Khoá K đóng). Đổ vào bình A một lượng nước đến chiều cao h1= 18 cm, sau đó đổ lên trên mặt nước một lớp chất lỏng cao h2= 4 cm có trọng lượng riêng d2= 9000 N/m3 và đổ vào bình B chất lỏng thứ 3 có chiều cao h3= 6 cm, trọng lượng riêng d3 = 8000 N/ m3 ( trọng lượng riêng của nước là d1=10.000 N/m3, các chất lỏng không hoà lẫn vào nhau). Mở khoá K để hai bình thông nhau. Hãy tính độ chênh lệch chiều cao của mặt thoáng chất lỏng ở 2 bình.
- Vì chất lỏng ở bình A có trọng lượng riêng lớn hơn bình B và chiều cao cũng lớn hơn, nên áp suất ở đáy bình A sẽ lớn hơn áp suất ở đáy bình B => nước sẽ chảy từ bình A sang bình B. - Ta có hình vẽ: - Xét điểm N trong ống B nằm tại mặt phân cách giữa nước và chất lỏng 3. Điểm M trong A nằm trên cùng mặt phẳng ngang với N. Ta có:
( Với x là độ dày lớp nước nằm trên M)
= 0,012m = 1,2cm - Vậy mặt thoáng chất lỏng 3 trong B cao hơn mặt thoáng chất lỏng 2 trong A là:
Đáp số: 0,8cm Câu 9: Ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy. Đổ vào bên nhánh trái một cột dầu cao h1 = 20cm và đổ vào ống bên phải một cột dầu cao h2 = 25cm. Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước là d1 = 10000N/m3, của dầu là d2 = 8000N/m3.
- Ta có hình vẽ: - Từ hình vẽ ta có: pA = h1.d1 + H1 . d2 pB = h2.d1 + H2.d2 pC = h3.d1 - Do pA = pC nên: h1.d1 + H1.d2 = h3.d1
- Vì pB = pC nên h2.d1 + H2.d2 = h3.d1
- Ta có Vnước không đổi nên: h1 + h2 + h3 = 3h (3) - Thay vào (3) ta có:
- Nước ở ống giữa sẽ dâng lên:
- Thay số với H1 = 20cm = 0,2m, H2 = 25cm = 0,25m, d1 = 10000 N/m3 và d2 = 8000 N/m3 ta có:
= 0,12 (m) = 12 (cm) Đáp số: 12cm Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 8 cực hay, có lời giải chi tiết khác: Xem thêm các loạt bài Để học tốt môn Vật Lí 8 hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k8: fb.com/groups/hoctap2k8/ Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Loạt bài Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 8 có đáp án của chúng tôi được biên soạn bám sát nội dung chương trình Vật Lý lớp 8. Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn. |
