Bài 17. Áp suất trong chất lỏng

1. SỰ TRUYỀN ÁP SUẤT CỦA CHẤT LỎNG

Tìm hiểu sự truyền áp suất của chất lỏng

Hình 17.2 mô tả một thí nghiệm cho thấy áp suất chất lỏng được truyền như thế nào.

Một bình chứa chất lỏng được nối với 3 áp kế P₁, P₂ và P₃ (áp kế là dụng cụ để đo áp suất).

- Ban đầu, các áp kế đều chỉ giá trị nào đó (Hình 17.2a).

- Khi tác dụng áp lực F vào pít-tông A, áp lực này tạo ra áp suất lên chất lỏng và áp suất này được truyền đến các áp kế (Hình 17.2b). Các áp kế chỉ độ tăng áp suất bằng nhau.

Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.

Tìm hiểu sự truyền áp suất của chất lỏng qua một số ví dụ trong thực tế

Tính chất truyền áp suất nguyên vẹn theo mọi hướng của chất lỏng là cơ sở cho hoạt động của hệ thống phanh, máy thuỷ lực,...

• Trong hệ thống phanh của ô tô, người ta dùng chất lỏng là dầu (còn gọi là dầu phanh) để truyền áp suất (Hình 17.3). Khi đạp vào chân phanh, pít-tông sẽ nén chất lỏng, tạo nên áp suất truyền nguyên vẹn đến hệ thống phanh của các bánh xe, đảm bảo an toàn cho xe.

• Máy thuỷ lực có cấu tạo gồm hai xilanh được nối thông với nhau, bên trong hai xilanh có chứa đầy chất lỏng (thường là dầu). Hai xilanh được đậy kín bằng hai pit-tông: pít-tông nhỏ có tiết diện s pit-tông lớn có tiết diện S (Hình 17.4). Khi tác dụng một lực \(f\) lên pít-tông nhỏ, lực này gây áp suất \(p=\dfrac{f}{s}\) lên chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn tới pit-tông lớn và gây nên lực nâng F lên pit-tông lớn.

\(F=p\times S=\dfrac{f\times S}{s}\)

Suy ra: \(\dfrac{F}{f}=\dfrac{S}{s}\).

Như vậy, tiết diện S lớn hơn tiết diện s bao nhiêu lần thì lực F sẽ lớn hơn lực \(f\) bấy nhiêu lần. Nhờ đó, ta có thể dùng một lực nhỏ để nâng một chiếc ô tô lên cao.

2. ĐỊNH LUẬT ARCHIMEDES

Nếu đưa một vật vào trong chất lỏng thì chất lỏng tác dụng lực đẩy, gọi là lực đẩy Archimedes. Lực này có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên, độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ.

Ngoài đại lượng khối lượng riêng của một chất, người ta còn dùng khái niệm trọng lượng riêng. Trọng lượng riêng là trọng lượng của một đơn vị thể tích của một chất. Công thức tính trọng lượng riêng: 

\(d=\dfrac{P}{V}\)

Trong đó: d là trọng lượng riêng; P là trọng lượng của vật; Vlà thể tích của vật. Từ đó, lực đáy Archimedes F, có thể được tỉnh theo công thức sau:

F=dxV

Trong đó: d là trọng lượng riêng chất lỏng (N/m²) và V là thể tích chất lỏng bị vật chiếm chủ

Gọi F, là lực đẩy Archimedes, P, là trọng lượng của vật, Dy là khối lượng riêng của vật, Do là khối lượng riêng của chất lỏng.

Một vật được nhúng trong chất lỏng thi:

Vật nổi lên khi: F₁ > P hay: Do > D

* Vật chìm xuống khi: F₁ < Pv hay: Do <D

Vật lơ lửng trong chất lỏng khi: F = P hay: D = D