Áp suất áp suất chất lỏng áp suất khí quyển lực đẩy Ác si mét

Đây là tài liệu chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lại mong các bạn ủng hộ tài liệu của chúng tôi và mong rằng tài liệu của chúng tôi thực sự trở thành một tài liệu hữu ích giúp bạn trong quá trình học tập nghiên cứu và chúng tôi mong rằng với tài liệu của mình bạn sẽ đạt được kết quả cao trong học tập Kì Thi và công việc cảm ơn các bạn đã theo dõi tài liệu của chúng tôi

Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) PHẦN IV: ÁP SUẤT - ÁP SUẤT CHẤT LỎNG - ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN - LỰC ĐẨY AC-SI-MET I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1/ Áp suất:  F  P.S   F S  P 1N - Đơn vị áp suất paxcan(Pa): 1Pa  1m 2/ Áp suất chất lỏng: F - Công thức tính áp suất: P  S - Chất lỏng đựng bình gây áp suất theo phương lên đáy bình, thành bình vật đặt P  d  h - Cơng thức tính áp suất chất lỏng: P = d.h ( Với d trọng lượng riêng chất  h  P  d lỏng; h chiều cao (độ sâu) cột chất lỏng tính từ mặt thống chất lỏng) Chú ý: Trong cột chất lỏng đứng yên, áp suất điểm mặt phẳng nằm ngang có độ lớn (cùng độ sâu) Một vật nằm lòng chất lỏng, ngồi áp suất chất lỏng, vật chịu thêm áp suất khí chất lỏng truyền tới 3/ Bình thơng nhau: - Trong bình thơng chứa chất lỏng đứng yên, mặt thoáng chất lỏng nhánh khác độ cao - Trong bình thơng chứa hai hay nhiều chất lỏng khơng hòa tan, mực mặt thống không nhau, trường hợp áp suất điểm mặt phẳng nằm ngang có giá trị - Bài toán máy dùng chất lỏng: Áp suất tác dụng lên chất lỏng chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng + Xác định độ lớn lực: Xác định diện tích pittơng lớn, pittơng nhỏ + Đổi đơn vị thích hợp F S f S Fs fS Fs  F  f  s S  f s s S F f Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) 4/ Áp suất khí quyển: - Do khơng khí có trọng lượng nên Trái Đất vật Trái Đất chịu tác dụng áp suất khí Giống áp suất chất lỏng áp suất tác dụng theo phương - Áp suất khí xác định áp suất cột thủy ngân ống Tơ-ri-xe-li - Đơn vị áp suất khí mmHg (760mmHg = 1,03.105Pa) - Càng lên cao áp suất khí giảm ( lên cao 12m giảm 1mmHg) 5/ Lực đẩy Acsimet: - Mọi vật nhúng chất lỏng bị chất lỏng đẩy thẳng đứng từ lên với lực có độ lớn trọng lượng phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ Lực gọi lực đẩy Acsimet - Công thức tính: FA = d.V - Điều kiện vật nổi, chìm, lơ lửng: + FA > P  Vật + FA = P  Vật lơ lửng + FA < P  Vật chìm II - BÀI TẬP ÁP DỤNG: Bài 1: Bình thơng gồm hai nhánh hình trụ tiết diện S1, S2 có chứa nước hình vẽ Trên mặt nước S1 có đặt pittông mỏng, khối lượng m1, m2 Mực nước hai nhánh h S2 chênh đoạn h = 10cm a Tính khối lượng m cân đặt lên pittông lớn để mực nước hai nhánh ngang b Nếu đặt cân sang pittơng nhỏ mực nước hai nhánh lúc chênh đoạn H bao nhiêu? Cho khối lượng riêng nước D = 1000kg/m3, S1 = 200cm2, S2 = 100cm2 bỏ qua áp suất khí Hướng dẫn giải: a -Áp suất mặt pittông nhỏ : 10m2 10m1   10 Dh S2 S1 m2 m1   Dh (1) S2 S1 - Khi đặt cân m lên pittông lớn mực nước hai bên ngang nên: 10m2 10(m1  m) m m m    (2) S2 S1 S2 S1 Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) m1  m m1   10 Dh S1 S1 m   D.h => m = DS1h = 2kg S1 b Khi chuyển cân sang pittơng nhỏ ta có : 10(m2  m) 10m1 m  m m1   10 DH    Dh S2 S1 S2 S1 m  m m1    Dh (3) S2 S1 Kết hợp (1), (3) m = DhS1 ta có : S H = h( + ) S2 H = 0,3m Từ (1) (2) ta có : Bài 2:Trong bình nước hình trụ có khối nước đá giữ sợi dây nhẹ, không giãn (xem hình vẽ bên) Biết lúc đầu sức căng sợi dây 10N Hỏi mực nước bình thay đổi nào, khối nước đá tan hết? Cho diện tích mặt thống nước bình 100cm2 khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Hướng dẫn giải: Nếu thả khối nước đá (khơng buộc dây) nước đá tan hết, mực nước bình thay đổi khơng đáng kể Khi buộc dây dây bị căng chứng tỏ khối nước đá chìm sâu so với thả thể tích V, lực đẩy Ac-si-met lên phần nước đá ngập thêm tạo nên sức căng sợi dây Ta có: FA = 10.V.D = F 10.S.h.D = F (với h mực nước dâng cao so với khối nước đá thả nổi) => h = F/10.S.D = 0,1(m) Vậy khối nước đá tan hết mực nước bình hạ xuống 0,1m Bài 3: Một khối gổ hình hộp đáy vng ,chiều cao h=19cm, nhỏ cạnh đáy, có khối lượng riêng Dg=880kg/m3được thả bình nước Đổ thêm vào bình chất dầu (khối lượng riêng Dd=700kg/m3), khơng trộn lẫn với nước a/ Tính chiều cao phần chìm nước.Biết trọng lượng riêng nước d n=10000N/m3 b/ Để xác định nhiệt dung riêng dầu Cx người ta thực thí nghiệm sau:Đổ khối lượng nước mn vào nhiệt lượng kế khối lượng mk.Cho dòng điện chạy qua nhiệt lượng kế để nung nóng nước.Sau thời gian T1 nhiệt độ nhiệt lượng kế nước tăng lên t1 (0C).Thay nước dầu với khối lượng md lặp lại bước thí nghiệm Sau thời gian nung T nhiệt độ nhiệt lượng Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) kế dầu tăng lên t2 (0C).Để tiện tính tốn chọn mn=md=mk=m.Bỏ qua mát nhiệt lượng trình nung nóng.Hãy tính cx (Biết t1 =9,20C t2 =16,20C cn=4200J/KgK; ck=380J/KgK Cho T1 = T2) Hướng dẫn giải: a/ Gọi h1 h2lần lượct phần gổ chìm nước dầu: h=h1+h2=19(cm) (1) Khối gổ chịu tác dụng ba lực cân nhau: -Trọng lực:P=dg.V=dg.S.h -Lực đẩy Ac-si-met nước:Fn=dnS.h1 -Lực đẩy Ac-si-met dầu : Fd=ddS.h2 Ta có: Fn+Fd=P ddS.h2+dnS.h1=dg.S.h dd.h2+dn.h1=dg.h 7000h2+10000h1=8000.19 7h2+10h1=167,2 (2) Thay (1) vào (2),suy ra: 3h1=34,2 =>h1=11,4(cm) : h2=19-11,2=7,6 (cm) Vậy :-phần chìm nước 11,4(cm) -phần chìm dầu 7,6(cm) b/ Nhiệt lượng mà nước nhiệt lượng kế hấp thu: Q1=(mn.cn+mk.ck) t1 =m(4200+380)9,2=42136m Nhiệt lượng mà dầu nhiệt lượng kế hấp thu: Q2=(md.cd+mk.ck) t2 =m(cd+380)16,2 Dùng loại dây nung cơng suất thời gian T 1=T2 nên Q1=Q2 42136m=m(cd+380)16,2 => cd=2221J/Kg.K Bài 4: Một cầu có trọng lượng riêng d1=8200N/m3, thể tích V1=100cm3, mặt bình nước Người ta rót dầu vào phủ kín hồn tồn cầu Trọng lượng riêng dầu d 2=7000N/m3 nước d3=10000N/m3 a/ Tính thể tích phần cầu ngập nước đổ dầu Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) b/ Nếu tiếp tục rót thêm dầu vào thể tích phần ngập nước cầu thay đổi nào? Hướng dẫn giải: a/ Gọi V1, V2, V3lần lượt thể tích cầu, thể tích cầu ngập dầu thể tích phần cầungập nước Ta có V1=V2+V3 (1) Quả cầu cân nước dầu nên ta có: V1.d1=V2.d2+V3.d3 (2) Từ (1) suy V2=V1-V3, thay vào (2) ta được: V1d1=(V1-V3)d2+V3d3=V1d2+V3(d3-d2)  V3(d3-d2)=V1.d1-V1.d2  V3  V1 (d1  d ) d3  d Tay số: với V1=100cm3, d1=8200N/m3, d2=7000N/m3, d3=10000N/m3 b/Từ biểu thức: V3  V1 (d1  d ) Ta thấy thể tích phần cầu ngập nước (V 3) phụ d3  d thuộc vào V1, d1, d2, d3 không phụ thuộc vào độ sâu cầu dầu, lượng dầu đổ thêm vào Do tiếp tục đổ thêm dầu vào phần cầu ngập nước không thay đổi Bài 5: Một khối nước đá hình lập phương cạnh 3cm, khối lượng riêng 0.9 g /cm Viên đá mặt nước Tính tỷ số thể tích phần phần chìm viên đá, từ suy chiều cao phần Biết khối lượng riêng nước 1g /cm Hướng dẫn giải: D = 1g/cm => d = 10N/ g/cm ; D = 0.9g/cm => d = 9N/ g/cm ; Gọi d d trọng lượng riêng cuả nước đá V V thể tích phần nước bị chìm Khi viên đá lực đẩy ác simet trọng lượng vật ta có Hay d V1 = d ( V1 + V ) d1 (V1  V2) V1   1 d2 V1 V2 V2 d1 10 10   1  1    0,11 V1 d 9 V2 Vậy  0,11 V1 độ cao phần là: Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) h = 0,11.3 = 0,33 cm Bài 6: Một đồng chất, tiết diện có chiều dài AB = l = 40cm đựng chậu (hình vẽ ) cho A OA  OB Người ta đổ nước vào chậu bắt O B đầu (đầu B khơng tựa đáy chậu) Biết giữ chặt O quay quanh O a Tìm mực nước cần đổ vào chậu Cho khối lượng riêng nước : D1 = 1120kg/m3 ; D2 =1000kg/m3 Hướng dẫn giải: a Gọi x = BI mực nước đổ vào chậu để bắt đầu nổi, S tiết diện Thanh chịu tác dụng trọng lực P đặt điểm M AB lực đẩy Archimede đặt trung điểm N BI Theo điều kiện cân ta có : O A F K N P.MH = F.NK Trong P = 10D1Sl F = 10D2Sx Suy : D1l.MH = D2x.NK I M B H P D1l MH (1) D2 NK Xét hai tam giác đồng dạng : OMH ONK ta có MH OM  NK ON x  Với OM = MA – OA = 20 – 10 = 10cm ON = OB – NB = 30  x 60  x  2 D1 20 l (2) D2 60  x 1120  x  60  x   40.20  896 1000  x2  60 x  896   x  32cm  x  28cm  Từ : x  Loại nghiệm x1 = 32cm lớn OB Phải đổ ngập nước đoạn 28cm b Từ phương trình (2) ta suy ; D2  D1 20 l x60  x Mức nước tối đa đổ vào chậu x = OB = 30cm, ứng với trường hợp này, chất lỏng phải có khối lượng riêng Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) D2  20 D1l 20.1120.40   995,5kg / m3 x  60  x  30  60  30  Vậy, Để thực thí nghiệm, chất lỏng để vào chậu phải có khối lượng riêng D2  995,5kg / m3 Bài 7: Một cục nước đá tan có chứa mẫu chì thả vào nước Sau có 100g đá tan chảy thể tích phần ngập nước cục đá giảm nửa Khi có thêm 50g đá tan chảy cục nước đá bắt đầu chìm Tính khối lượng mẫu chì Cho biết khối lượng riêng nước đá, nước chì 0,9g/cm3 , 1g/cm3 11,3g/cm3 Hướng dẫn giải: Trọng lượng nước đá chì P = (mc + md).10 Trước tan 100g nước đá tan P = (mc + md).10 = Vc Dn.10 Sau 100g nước đá tan chảy: P, = (mc + md -0,1 ).10 = Vc Dn.10 Biến đổi => mc + md = 0,2 Thể tích khối nước đá sau tan chảy 150 g là: m m  0,15 cục đá bắt đầu chìm (mc + md - 0,15 ).10 = V Dn.10 V c  d Dc Dc m m  0,15   Dn biến đổi thay số vào ta có hệ pt => mc + md - 0,15 =  c  d D D c d   mc + md = 0,2 103 0, 05 giải hệ phương trình ta  md  m c 113 mc  5,5 g ; md  194,5g Bài 8: Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm Người ta thả vào bình đồng chất, tiết diện cho nước mực nước dâng lên đoạn h = 8cm a) Nếu nhấn chìm hồn tồn mực nước cao bao nhiêu? (Biết khối lượng riêng nước D1 = 1g/cm3; D2 = 0,8g/cm3 b) Tính cơng thực nhấn chìm hồn tồn thanh, biết có chiều dài l = 20cm; tiết diện S’ = 10cm2 Hướng dẫn giải: a) Gọi tiết diện chiều dài S’ l Ta có trọng lượng thanh: P = 10.D2.S’.l Thể tích nước dâng lên thể tích phần chìm nước : V = ( S – S’).h Lực đẩy Acsimet tác dụng vào : F1 = 10.D1(S – S’).h Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Do cân nên: P = F1  10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h D S  S' l .h (*) D2 S ' Khi chìm hồn tồn nước, nước dâng lên lượng thể tích S ’ h P H F1 Gọi Vo thể tích Ta có : Vo = S’.l Thay (*) vào ta được: D V0  ( S  S ' ).h D2 Lúc mực nước dâng lên đoạn h ( so với chưa thả vào) V0 D h   h S  S ' D2 Từ chiều cao cột nước bình là: H’ = H +h =H + l D1 h D2 H’ = 25 cm Lực tác dụng vào lúc gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 lực tác dụng F Do cân nên : F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N Từ pt(*) suy : D l  S    1.S '  3.S '  30cm  D1 h  Do vào nước thêm đoạn x tích V = x.S’ nước dâng thêm đoạn: V V x y   S  S ' 2S ' Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu: D  x h  h    1.h  2cm nghĩa :   x   D2  x 3x    x  cm 2 Và lực tác dụng tăng từ đến F = 0,4 N nên công thực được: 1 A  F x  0,4 .10 2  5,33.10 3 J 2 Bài 9: Tại đáy nồi hình trụ tiết diện S1 = 10dm2, Vậy đợc di chuyển thêm đoạn: x + người ta khoét lỗ tròn cắm vào ống kim loại tiết diện S2 = dm2 Nồi đặt cao su nhẵn, S1 S2 h đáy lộn ngược lên trên, rót nước từ từ vào ống phía Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! H Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Hỏi rót nước tới độ cao H để nước khơng từ phía (Biết khối lượng nồi ống kim loại m = 3,6 kg Chiều cao nồi h = 20cm Trọng lượng riêng nước d n = 10.000N/m3) Hướng dẫn giải: Nước bắt đầu chảy áp lực lên đáy nồi cân với trọng lực: P = 10m ; F = p ( S1 - S2 ) (1) *Hơn nữa: p = d ( H – h ) (2) Từ (1) (2) ta có: 10m = d ( H – h ) (S1 – S2 ) H–h= 10m 10m H  h d(S1  S2 ) d(S1  S2 ) *Thay số ta có: H = 0,2 + 10.3,6  0,2  0,04  0,24(m)  24cm 10000(0,1  0,01) Hai cân Bài 10: Hai bình (a) (b) giống hệt (như hình vẽ) Miệng bình có tiết diện S1, đáy bình có tiết diện S2 có giá trị 20cm2 10cm2 Trên pittơng hai hình có đặt cân có khối lượng 10kg Bỏ qua khối lượng pittơng Tính áp lực áp suất lên đáy bình S1 f f Gỗ S2 Nước Hướng dẫn giải: F1 F2 - Áp lực cân lên nước gỗ ta có: f = P = 10m = 100N - Áp suất cân lên gôc nước: f 100 P   5.10 Pa  3 S1 2.10 - Đối với bình a ta thấy bình a đựng gỗ chất rắn nên gỗ truyền toàn áp lực cân lên đáy bình: F1 = f = 100N - Áp suất cân lên dáy bình a: F 100 P1   3  10 Pa  S 10 - Đối với bình b đựng nước chất lỏng nên nước truyền nguyên vẹn áp suất cân lên đáy bình ta có: P2 = P = 5.104Pa - Áp lực lên đáy bình b: F P2   F2  P2 S  5.10 4.10 3  50N  S2 III - BÀI TẬP TỰ GIẢI: Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 1: Một bình hình trụ có diện tích đáy 400cm2, đựng 6lít nước a/ Tính độ cao cột nước bình b/ Người ta thả vào bình cục nước đá tích 2dm3 Hỏi phần nước đá mặt nước tích bao nhiêu? c/ Khi nước đá tan hết cột nước bình cao bao nhiêu? ( Biết trọng lượng riêng nước nước đá 10000N/m3, 9200N/m3), Bài 2: Một bể chứa 112 lít nước, có chân Mặt tiếp xúc chân bể mặt phẳng ngang hònh vơng có độ dài cạnh 9cm, áp xuất mặt bể tác dụng lên mặt đất 50000N/m Khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Hãy tính: a/ Diện tích mặt bị ép bể lên mặt đất b/ Áp lực bể nước lên mặt đất c/ khối lượng bể khơng chứa nước Bài 3: Một bình thơng hình chữ U tiết diên S = cm2 chứa nước có trọng lượng riêng d0=10000 N/m3 đến nửa chiều cao nhánh Người ta đổ vào nhánh trái lượng dầu có trọng lượng riêng d = 8000 N/m3 cho độ chênh lệch hai mực chất lỏng hai nhánh chênh lệch đoạn 10 cm.Tìm khối lượng dầu rót vào? Bài 4: Một tàu ngầm di chuyển biển Áp kế đặt vỏ tàu áp suất 2,02.10 N/m2 Một lúc sau áp kế 0,86.106 N/m2 a/ Tàu lên hay lặn xuống ? khẳng định ? b/ Tính độ sâu tàu ngầm hai thời điểm Cho biết trọng lượng riêng nước biển 10300N/m3 Bài 5: Hai cầu kim loại có khối lượng treo vào hai đĩa cân đòn Hai cầu có khối lượng riêng D1 = 7,8g/cm3 ; D2 = 2,6g/cm3 Nhúng cầu thứ vào chất lỏng có khối lượng riêng D3, cầu thứ hai vào chất lỏng có khối lượng riêng D cân thăng Để cân thăng trở lại ta phải bỏ vào đĩa có cầu thứ hai khối lượng m1 = 17g Đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau, để cân thăng ta phải thêm m2 = 27g vào đĩa có cầu thứ hai Tìm tỉ số hai khối lượng riêng hai chất lỏng Bài 6: Một bóng bay trẻ em thổi phồng khí Hiđrơ tích 4dm3 Vỏ bóng bay có khối lượng 3g buộc vào sợi dây dài có khối lượng 1g 10m Tính chiều dài sợi dây kéo lên bóng đứng cân khơng khí Biết khối lượng 1lít khơng khí 1,3g lít Hđrơ 0,09g Cho thể tích bóng khối lượng riêng khơng khí khơng thay đổi bóng bay lên 10 Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! ... (diendan.hocmai.vn) 4/ Áp suất khí quyển: - Do khơng khí có trọng lượng nên Trái Đất vật Trái Đất chịu tác dụng áp suất khí Giống áp suất chất lỏng áp suất tác dụng theo phương - Áp suất khí xác định áp suất cột... Đơn vị áp suất khí mmHg (760mmHg = 1,03.105Pa) - Càng lên cao áp suất khí giảm ( lên cao 12m giảm 1mmHg) 5/ Lực đẩy Acsimet: - Mọi vật nhúng chất lỏng bị chất lỏng đẩy thẳng đứng từ lên với lực. .. chìm nước dầu: h=h1+h2=19(cm) (1) Khối gổ chịu tác dụng ba lực cân nhau: -Trọng lực: P=dg.V=dg.S.h -Lực đẩy Ac -si- met nước:Fn=dnS.h1 -Lực đẩy Ac -si- met dầu : Fd=ddS.h2 Ta có: Fn+Fd=P ddS.h2+dnS.h1=dg.S.h