Tiêu đề CHỦ ĐỀ ÁP SUẤT ĐẦY ĐỦ HDG.docx ✅

HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 1 Chủ đề: ÁP SUẤT A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Áp suất. Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép. Trong đó: - p là áp suất. (N/m 2 ) - F là áp lực tác dụng lên mặt bị ép có diện tích S. (N) - S là diện tích mặt bị ép. (m 2 ) Niutơn trên mét vuông (N/m 2 ) còn gọi là paxcan (Pa): 1 Pa = 1 N/m 2 . 2. Định luật Paxcan. Áp suất tác dụng lên chất lỏng (hay khí) đựng trong bình kín được chất lỏng (hay khí) truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng. 3. Áp suất của chất lỏng. - Áp suất do cột chất lỏng gây ra tại một điểm cách mặt chất lỏng đoạn h: p = = = = h. = d.h = 10D.h Trong đó: - h là khoáng cách từ điểm tính áp suất đến mặt chất lỏng (m) - d là trọng lượng riêng. (N/m 3 ) - D là khối lượng riêng (kg/ m 3 ) của chất lỏng - p là áp suất do cột chất lỏng gãy ra. (N/m 2 ) - Áp suất tại một điểm trong chất lỏng: p = p o + d.h Trong đó: - p o là áp suất khí quyến. (N/m 2 ) - d.h là áp suất do cột chất lỏng gây ra. - p là áp suất tại điểm cần tính. 4. Máy nén thủy lực. - Vì áp suất truyền đi nguyên vẹn nên: F = p.S = = (1) Trong đó: - S, s: Diện tích của pitông lớn, pittông nhỏ (m 2 ) - f: Lực tác dụng lên pitông nhỏ (N) - F: Lực tác dụng lên pitông lớn (N) - Vì thể tích chất lỏng chuyển từ pitông này sang pitông kia là như nhau do đó: V = S.H=s.h (2) Từ (1) và (2) ta có: = Trong đó: H, h lần lượt là đọan đường di chuyển cùa pitông lớn, pitông nhỏ. 5. Bình thông nhau. - Bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng ờ hai nhánh luôn luôn bằng nhau (hình a). - Bình thông nhau chứa nhiều chất lỏng khác nhau đứng yên, mực mặt thoáng không bằng nhau nhưng các điểm trên cùng mặt ngang (trong cùng một chất lỏng) có áp suất bằng nhau (hình b). Do đó ta có:
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 2 6. Áp suất khí quyển. - Do không khí có trọng lượng nên Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất chịu tác dụng của áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển tác dụng theo mọi phương. - Áp suất khí quyển được xác định bằng áp suất cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li. - Đơn vị của áp suất khí quyển là mmHg (760mmHg = 1,03.10 5 Pa) - Càng lên cao áp suất khí quyển càng giảm (cứ lên cao 12m thì giảm 1mmHg). 7. Lực đẩy Archimedes. Một vật đặt trong chất lỏng chịu tác dụng của một lực đẩy hướng thẳng đứng từ dưới lên trên có độ lớn tính bằng công thức: = 10D.V Trong đó: - d là trọng lượng riêng của chất lỏng. (N/m 3 ) - V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. (m 3 ) 8. Điều kiện để vật nổi, vật chìm. Một vật được nhúng trong chất lỏng thì: - Vật nổi lên khi: F A > P V . - Vật chìm xuống khi: F A < P V . - Vật lơ lửng trong chất lỏng khi: F A = P V . 9. Một số công thức tính thể tích thường dùng. - Tính thể tích hình hộp lập phương: V = a 3 (a là độ dài cạnh hình hộp) - Tính thể tích hình hộp chữ nhật: V = a.b.c (a,b,c là độ dài các cạnh) - Tính thể tích hình trụ đứng tiết diện đáy S, chiều cao h: V = S.h - Tính thể tích khối cầu bán kính R: V = πR 3 B. BÀI TẬP Dạng 1. Bài tập vận dụng công thức tính áp suất. Câu 1. Một bao gạo nặng 55 kg được đặt trên một cái bàn 5 kg, có 4 chân. Diện tích tiếp xúc của mỗi chân với mặt đất là 2 cm 2 . a) Tính áp lực mà bao gạo và cái bàn tác dụng lên mặt đất. b) Tính áp suất của các chân bàn đặt lên mặt đất. Hướng dẫn giải: a) Áp lực bao gạo và bàn tác dụng lên mặt đất là: F = P = 10.(m 1 + m 2 ) = 10.(55 + 5) = 600 N b) Tổng diện tích tiếp xúc của bàn với mặt đất là: S = 4.0,0002 = 0,0008 m 2 Áp suất của các chân bàn đặt lên mặt đất là: p = = = 750000 Pa Câu 2. Một xe tăng nặng 33 tấn có diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đất là 1,5 m 2 . Một ô tô nặng 2 tấn có diện tích tiếp xúc 2 hai bánh với mặt đất là 250 cm 2 . Cả ô tô và xe tăng cùng đi vào một vùng đất mềm. Biết áp suất tối đa mà vùng đất chịu được để khi
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 3 vật đi vào mà không bị lún là 2.10 5 Pa. Hỏi xe tăng và ô tô khi đi vào vùng đất này, xe nào dễ bị xa lầy. Hướng dẫn giải: Áp suất xe tăng tác dụng lên mặt đất: p 1 = = = 22.10 4 (N/m 2 ) Áp suất của ô-tô tác dụng lên đất: p 1 = = = 80.10 4 (N/m 2 ) So sánh với áp suất tối đa mà vùng đất chịu được để khi vật đi vào mà không bị lún Ta thấy xe ô-tô dễ bị xa lầy hơn xe tăng. Câu 3. Một xe vận tải có khối lượng 2,4 tấn, có 4 bánh xe. Áp suất của xe tác dụng lên mặt đường là 5.10 4 Pa. a) Tính diện tích tiếp xúc của mỗi bánh xe lên mặt đường? b) Nếu xe chở 3 tấn hàng thì áp suất của xe tác dụng lên mặt đường là bao nhiêu? (Biết rằng khi đó diện tích tiếp xúc của mỗi bánh xe tăng thêm 300 cm 2 ) Hướng dẫn giải: a) Diện tích tiếp xúc là: p 1 = S = = = 0,48 m 2 Diện tích tiếp xúc của mỗi bánh xe là: S 1 = = = 0,12 m 2 b) Diện tích tiếp xúc khi chở 3 tấn hàng là: S 3 = (S 1 + S 2 ).4 = (0,12 + 0,03) . 4 = 0,6 m 2 Áp suất của xe tác dụng lên mặt đường khi chở 3 tấn hàng là: p 2 = = = 90000 Pa Câu 4. Một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước như hình vẽ. Đặt khối đá trên bàn nằm ngang. Biết trọng lượng riêng của đá hoa cương là d = 27500 N/m 3 . Tính áp suất lớn nhất và nhỏ nhất khối đá tác dụng lên mặt bàn? Hướng dẫn giải: Trọng lượng riêng của vật là: d = P = d.V = 27500.(0,2.0,1.0,05) = 27,5N Áp suất lớn nhất khi diện tích mặt bị ép nhỏ nhất và áp suất nhỏ nhất khi diện tích mặt bị ép lớn nhất. S min = 0,1.0,05 = 5.10 -3 m 2 p max = = = 5500 Pa S max = 0,2.0,1 = 0,02 m 2 p min = = = 1375 Pa Câu 5. Hai người có khối lượng lần lượt là m 1  và m 2 . Người thứ nhất đứng trên tấm ván diện tích S 1 , người thứ hai đứng trên tấm ván diện tích S 2 . Biết m 2  = 1,2m 1  và S 1  = 2S 2 . Áp suất hai người tác dụng lên mặt đất lần lượt là p 1 và p 2 . Tính tỉ số p 1 và p 2 . Hướng dẫn giải: 10 cm 20 cm 5 cm
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 4 Áp suất người thứ nhất tác dụng lên tấm ván diện tích S 1 : p 1 = = = Áp suất người thứ hai tác dụng lên tấm ván diện tích S 2 : p 1 = = = Ta có: = : = . = . = Câu 6. Có hai bình giống hệt nhau (như hình vẽ). Miệng bình có tiết diện S 1 , đáy bình có tiết diện S 2 lần lượt có giá trị 20cm 2 và 10cm 2 . Trên pittông của hai hình có đặt quả cân có khối lượng 10kg. Bỏ qua khối lượng của pittông. Tính áp lực và áp suất lên đáy mỗi bình. Hướng dẫn giải: Áp lực của quả cân lên nước và gỗ là như nhau ta có: f = P = 10m = 100N Áp suất của quả cân lên cốc và nước: = 5.10 4 Pa Đối với bình a ta thấy bình a đựng gỗ là chất rắn nên gỗ truyền toàn bộ áp lực của quả cân lên đáy bình: F 1 = f = 100N Áp suất của quả cân lên đáy bình a: = 5.10 5 Pa Đối với bình b đựng nước là chất lỏng nên nước truyền nguyên vẹn áp suất của quả cân lên đáy bình do đó ta có: P 2 = P = 5.10 4 Pa Áp lực lên đáy bình b: = 5.10 4 .10 -3 = 50 N Dạng 2. Bài tập vận dụng công thức tính áp suất chất lỏng, áp suất khí quyển. Câu 1. Một người thợ lặn mặc bộ áo lặn chịu được một áp suất tối đa là 3.10 5 N/m 2 . Biết trọng lượng riêng cùa nước là 10 4 N/m 3 . a) Hỏi người thợ đó có thể lặn được sâu nhất là bao nhiêu mét? b) Tính áp lực của nước tác dụng lên cửa kính quan sát của áo lặn có diện tích 200cm 2 khi lặn sâu 20m. Hướng dẫn giải: a) Gọi độ sâu tối đa mà người lặn được là h max . Ta có: p = h.d ⇒ p max = h max .d ⇒ h max = = = 30m Vậy độ sâu tối đa mà người đó lặn được là h max = 30 m b) Áp suất ở độ sâu 20 m: p = h.d = 20. = 2.10 5 N/m 2 Áp lực của nước tác dụng lên cửa kính ở độ sâu 20 m: F = p.S = 2.10 5 .0,02 = 4000N Câu 2. Một tàu ngầm đang di chuyển ở dưới biển. Áp kế đặt ở ngoài vỏ tàu chỉ áp suất p 1 = 2,02.10 6 N/m 2 . Một lúc sau áp kế chỉ áp suất p 2 = 0,86.10 6 N/m 2 . a) Tàu đã nổi lên hay đã lặn xuống? Vì sao khẳng định như vậy? b) Tính độ sâu của tàu ngầm ở hai thười điểm trên. Cho biết trọng lượng riêng của nước biển bằng 10300N/m 3 .