Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 5: Chủ đề 1

Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 5: Chủ đề 1 trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản về áp suất thủy tĩnh – nguyên lý Pa-Xcan. Sau khi học xong bài này học sinh có thể nắm được các lý thuyết: Áp suất của chất lỏng (áp suất và áp lực), áp suất thủy tĩnh ở độ sâu h, nguyên lý Pa-xcan, máy nén thủy lực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 5: Chủ đề 1 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 28 ÁP SUẤT THỦY TĨNH – NGUYÊN LÝ PA-XCAN I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC: F 1. Áp suất của chất lỏng (áp suất và áp lực): p= . S F là áp lực của chất lỏng nén lên diện tích S . • Tại mỗi điểm của chất lỏng , áp suất theo mọi hướng là như nhau. • Áp suất ở những điển có độ sâu khác nhau thì khác nhau. • Đơn vị của áp suất trong hệ SI là N/m2 , còn gọi là Pa-xcan(Pa) : 1Pa =1N/m2. Ngoài ra còn dùng : atmốtphe (atm) ; torr (hay milimet thủy ngân) 1 atm = 1,013.105 Pa . 1 torr = 1mmHg = 133,3 Pa. 2. Áp suất thủy tĩnh ở độ sâu h : p = pa + ρgh . pa là áp suất khí quyển ở bề mặt thoáng của chất lỏng - đơn vị: Pa 3 ρ là khối lượng riêng của chất lỏng – đơn vị: kg/m . h là độ sâu – đơn vị : m 3. Nguyên ly Pa-xcan : Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn đến mọi điểm của chất lỏng và thành bình. Từ nguyên lí Pa – xcan ta có thể suy ra công thức tổng quát để tính áp suất thủy tĩnh ở độ sâu h là : p = png + ρgh . Trong đó png bao gồm áp suất khí quyển và áp suất do các ngoại lực nén lên chất lỏng. 4. Máy nén thủy lực : Máy nén thủy lực hoạt động dựa vào nguyên lí Pa-xcan F1 F2∆p = = S1 S 2 F2 S 2 ⇒ = F1 S1TÓM LẠI: F* ¸p suÊt cña chÊt láng: p= S p = pa + ρ gh* ¸p suÊt tÜnh: p = png + ρ gh - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com F1 S1 d1 S 2* M¸y nÐn thuû lùc: = ; = F2 S 2 d 2 S1 víi F1, F2 lµ lùc t¸c dông lªn pit-t«ng; S1, S2: diÖn tÝch hai pit-t«ng; d1,d2: ®é dêi cña hai pit-t«ng. ************************************VÍ DỤ MINH HỌA :Ví dụ 1 : Một người nặng 50kg đứng thăng bằng trên một gót đế giày. Cho rằng tiếtdiện đế giày hình tròn , bằng phẳng , có bán kính 2cm và g = 9,8m/s2. Áp suất củangười đặt lên sàn là bao nhiêu?Hướng dẫn : - Áp lực do người tác dụng lên sàn bằng trọng lượng của người đó : F =P = mg - Diện tích bị ép : S = πR 2 . - Áp suất cần tìm : p = mg2 = …………………………………….kết quả: πR 5 23,9.10 N/mVí dụ 2 : Tính áp áp lực lên một phiến đá có diện tích 2m2 ở đáy một hồ sâu 30m.Cho khối lượng riêng của nước là 103kg/m3 và áp suất khí quyển là pa = 1,013.105N/m2. Lấy g = 9,8m/s2 .Hướng dẫn : - Áp suất thủy tĩnh ở đáy hồ là : p = pa + ρgh - Áp lực lên phiến đá : F = p.S ⇒ F = ( pa + ρgh)S = ………………………………………… kết quả: F = 7,906.10 5 ( N )Ví dụ 3 : Tiết diện của pít tông nhỏ trong một cái kích thủy lực bằng 3cm2 . Để vừađủ để nâng một ôtô có trọng lượng 15000N lên người ta dùng một lực có độ lớn 225N.Pít tông lớn phải có tiết diện là bao nhiêu?Hướng dẫn : Kí hiệu S1; F1 là tiết diện và lực tác dụng lên pít tông nhỏ. S2; F2 là tiết diện và lực tác dụng lên pít tông lớn. Áp dụng công thức : F2 = S 2 . với F2 = P = 15000( N ) ⇒ S 2 = S1. F2 = 200 cm2 F1 S1 F1Ví dụ 4 : Dướu đáy một thùng gỗ có lỗ hình tròn tiết diện S = 12 cm2. Dậy kín lỗbằng một nắp phẳng được ép từ ngoài vào bởi một lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Đổvào thùng một lớp nước dày h = 20 cm. Khối lượng riêng của nước là ρ = 10 3 kg/m3.Lấy g = 10m/s2 . Để nước không bị chảy ra ngoài ở lổ đó thì lò xo bị nén một đoạn ítnhát là bao nhiêu?Hướng dẫn : - Áp suất thủ tĩnh ở đáy thùng : p = pa + ρgh - Áp lực lên nắp đậy : F = p.S = pa S + ρghS - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com - Lò xo khi bị nét một đoạn x cùng với áp suất của khí quyển đã tác dụng lên nắp đậy một lực từ ngoài vào là : F = k .x + pa S - Điềi kiện để nước không chảy ra ngoài là : F ≥ F ⇔ kx + pa S ≥ pa S + ρghS ρghS → x≥ = ………………………………………………….kết quả: xmin = 2,4 cm. k BÀI TẬP TỰ LUẬN6/ Đáy biển có độ sâu 1000m . Biết khối lượng riêng của nước biển là 1030 kg/m3 vàáp suất khí quyển là 1,013.105 Pa . Lấy g = 9,8 m/s2. Cứ 1 m2 đáy biển chịu một áp lựclà bao nhiêu ...