Phương pháp giải dạng bài tập về chất lỏng đứng yên môn Vật Lý 10 năm 2021-2022

Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong một bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình.

2.1. Với dạng bài tập về sự thay đổi áp suất theo độ sâu.

Phương pháp giải

- Sử dụng các công thức:

+ Áp suất chất lỏng theo độ sâu: \(p={{p}_{a}}+\rho gh.\)

+ Độ chênh lệch áp suất: \({{p}_{2}}-{{p}_{1}}=\rho g\left( {{h}_{2}}-{{h}_{1}} \right).\)

(\({{p}_{a}}\) là áp suất khí quyển; \(\rho \) là khối lượng riêng của chất lỏng; h là độ sâu của điểm ta xét so với mặt thoáng; \({{h}_{2}}-{{h}_{1}}\) là hiệu độ sâu giữa hai điểm 1 và 2)

- Một số chú ý:

+ Đơn vị áp suất hệ \(SI:N/{{m}^{2}}\) hay \(Pa;\) đơn vị hỗn hợp là \(at\) (atmotphe kĩ thuật) hoặc \(atm\) (atmotphe vật lí); đơn vị khác \(mmHg\), \(bar,torr\) với:

\(1\,\,atm=1,{{013.10}^{5}}Pa=760\,\,mmHg;\,\,1\,at=9,{{81.10}^{4}}Pa\)

\(1\,\,bar={{10}^{5}}Pa;\,\,1\,\,torr=133,3Pa=1\,\,mmHg...\)

+ Áp suất khí quyển: \(1\,\,atm=1,{{013.10}^{5}}Pa=760\,\,mmHg\approx 1\,\,at.\)

+ Khối lượng riêng của không khí: \({{\rho }_{0}}=1,3\left( kg/{{m}^{3}} \right);\) khối lượng riêng của một số chất lỏng thường gặp sau: nước \(\left( \rho =1000kg/{{m}^{3}} \right)\), xăng \(\left( \rho =700kg/{{m}^{3}} \right)\), rượu \(\left( \rho =790kg/{{m}^{3}} \right)\), ete \(\left( \rho =710kg/{{m}^{3}} \right)...\) 

2.2. Với dạng bài tập về áp lực của khí quyển hoặc chất lỏng lên một bề mặt đặt trong nó.

Phương pháp giải

- Sử dụng công thức: \(F=pS\), (\(p\) áp suất khí quyển hoặc áp suất thủy tĩnh; S là diện tích bề mặt vật nằm trong không gian khí quyển hoặc trong lòng chất lỏng).

- Một số chú ý: Trong hệ đơn vị \(SI;p\) tính bằng \(N/{{m}^{2}}\) (hoặc \(Pa\)), S tính bằng \({{m}^{2}}\), F tính bằng N.

2.3. Với dạng bài tập về máy nén thủy lực.

Phương pháp giải

- Sử dụng công thức: \({{F}_{1}}{{d}_{1}}={{F}_{2}}{{d}_{2}}\) hay \(\frac{{{F}_{1}}}{{{F}_{2}}}=\frac{{{d}_{2}}}{{{d}_{1}}}=\frac{{{S}_{1}}}{{{S}_{2}}}.\)

(\({{F}_{1}},{{F}_{2}}\) là lực tác dụng vào các pittông diện tích tiết diện \({{S}_{1}},{{S}_{2}};{{d}_{1}},{{d}_{2}}\) là độ dịch chuyển hai pittông của máy).

- Một số chú ý: Pittông thường có dạng hình tròn nên

\(S=\pi {{R}^{2}}\Rightarrow \frac{{{F}_{1}}}{{{F}_{2}}}=\frac{{{S}_{1}}}{{{S}_{2}}}={{\left( \frac{{{R}_{1}}}{{{R}_{2}}} \right)}^{2}}.\)

Câu 1. Một phòng khách có kích thước: sàn 3,5m và 4,2m; cao 2,4m.

a) Trọng lượng không khí trong phòng khách là bao nhiêu?

b) Lực do khí quyển tác dụng lên sàn căn phòng là bao nhiêu?

Lấy \(g=9,8\left( m/{{s}^{2}} \right).\)

Bài giải

Gọi chiều dài và rộng của căn phòng là a và b; chiều cao là h.

a) Trọng lượng không khí trong phòng khách

Ta có: \(P=mg=\rho Vg=\rho abhg=1,21.3,5.4,2.2,4.9,8=418N\)

Vậy: Trọng lượng không khí trong phòng khách là P=418N.

b) Lực do khí quyển tác dụng lên sàn căn phòng

Ta có: \(F=pS=pab=1,{{013.10}^{5}}.3,5.4,2=14,{{9.10}^{5}}N.\)

Vậy: Lực do khí quyển tác dụng lên sàn căn phòng là \(F=14,{{9.10}^{5}}N.\)

Câu 2. Một ống chữ U chứa hai chất lỏng cân bằng tĩnh; nước với khối lượng riêng \({{\rho }_{1}}={{10}^{3}}\left( kg/{{m}^{3}} \right)\) và dầu với khối lượng riêng \({{\rho }_{2}}\) chưa biết (hình vẽ). Phép đo thực tế cho \(l=135mm\) và \(d=12,5mm.\) Tính khối lượng riêng của dầu.

Bài giải

- Nhánh chứa nước, tại vị trí có độ cao bằng mặt phân cách: \({{p}_{1}}={{p}_{a}}+{{\rho }_{1}}gl.\)

- Nhánh chứa dầu, tại vị trí có độ cao bằng mặt phân cách: \({{p}_{2}}={{p}_{a}}+{{\rho }_{2}}g\left( l+d \right).\)

- Vì \({{p}_{1}}={{p}_{2}}\Leftrightarrow {{p}_{a}}+{{\rho }_{1}}gl={{p}_{a}}+{{\rho }_{2}}g\left( l+d \right).\)

\(\Rightarrow {{\rho }_{2}}={{\rho }_{1}}\frac{1}{1+d}={{10}^{3}}.\frac{135}{135+12,5}=916\left( kg/{{m}^{3}} \right).\)

Vậy: Khối lượng riêng của dầu là \({{\rho }_{2}}=916\left( kg/{{m}^{3}} \right).\)

Câu 3. Tàu ngầm đang ở độ sâu h=1000m. Tính áp lực tác dụng lên mặt kính cửa sổ hình tròn bán kính r=10cm, biết khối lượng riêng của nước là \(\rho ={{10}^{3}}\left( kg/{{m}^{3}} \right)\) và áp suất khí quyển là \({{p}_{a}}=1,{{01.10}^{5}}Pa\). Cho \(g=9,8\left( m/{{s}^{2}} \right).\)

Bài giải

- Áp suất ở độ sâu h=1000m:

\(p={{p}_{a}}+\rho gh=1,{{01.10}^{5}}+{{10}^{3}}.9,{{8.10}^{3}}=9,{{9.10}^{6}}\left( N/{{m}^{2}} \right).\)

- Áp lực lên mặt kính cửa sổ tàu:

\(F=pS=p.\pi {{r}^{2}}=9,{{9.10}^{6}}.3,14.{{\left( {{10}^{-1}} \right)}^{2}}=31,{{1.10}^{4}}N.\)

Câu 4. Một thùng hình trụ đáy hình tròn, bán kính 60cm, cao 1,8m phía trên nắp có gắn một ống nhỏ thẳng đứng hình trụ cao 1,8m, đường kính tiết diện 12cm. Nước được đổ đầy đến miệng ống. Tính tỉ số áp lực tác dụng lên đáy thùng và trọng lượng của nước trong thùng và ống hình trụ. Lấy \(g=10\left( m/{{s}^{2}} \right)\), bỏ qua áp suất khí quyển.

Bài giải

- Thể tích nước tổng cộng trong thùng và ống: \(V={{V}_{1}}+{{V}_{2}}.\)

\(\Leftrightarrow V=Sh+sh=\pi {{R}^{2}}h+\pi {{r}^{2}}h=\pi h\left( {{R}^{2}}+{{r}^{2}} \right).\)

- Trọng lượng nước tổng cộng trong thùng và ống: \(P={{P}_{1}}+{{P}_{2}}.\)

\(\Leftrightarrow P=\rho g\left( {{V}_{1}}+{{V}_{2}} \right)=\rho g\pi h\left( {{R}^{2}}+{{r}^{2}} \right).\)

- Áp lực lên đáy thùng: \(F=pS=\rho g2hS=\rho g2h\pi {{R}^{2}}.\)

- Tỉ số áp lực tác dụng lên đáy thùng và trọng lượng của nước trong thùng và ống hình trụ.

Vậy: Tỉ số áp lực tác dụng lên đáy thùng và trọng lượng của nước trong thùng và ống hình trụ.

---(Để xem đầy đủ, chi tiết của tài liệu vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 để tải về máy)---

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Phương pháp giải dạng bài tập về chất lỏng đứng yên môn Vật Lý 10 năm 2021-2022. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.