Luyện tập về Áp suất của chất lỏng và chất khí môn Vật lý 8

LUYỆN TẬP VỀ ÁP SUẤT CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ

I. ÔN TẬP LÝ THUYẾT

1/ Định nghĩa áp suất:

Áp suất có giá trị bằng áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.

           \(P = \frac{F}{S}\)

Trong đó:        

- F:  áp lực là lực tác dụng vuông góc với mặt bị ép.

- S: Diện tích bị ép (m² )

- P: áp suất (N/m²).

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/ Máy dùng chất lỏng.

\(\frac{F}{f} = \frac{S}{s}\)

- S,s: Diện tích của Pitông lớn, Pittông nhỏ (m²)

- 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

(H,h: đoạn đường di chuyển của Pitông lớn, Pitông nhỏ)

Từ đó suy ra:   \(\frac{F}{f} = \frac{h}{H}\)

4/ Áp suất của chất lỏng.

a) áp suất do cột chất lỏng gây ra tại một điểm cách mặt chất lỏng một đoạn h.

p = h.d = 10 .D . h

Trong đó: h là khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt chất lỏng (đơn vị m)

d, D trọng lượng riêng (N/m³); Khối lượng riêng (Kg/m³) của chất lỏng

P: áp suất do cột chất lỏng gây ra (N/m²)

b) áp suất tại một điểm trong chất lỏng.

P = P₀ + d.h

P₀: áp khí quyển (N/m²)

d.h: áp suất do cột chất lỏng gây ra.

P: áp suất tại điểm cần tính.

5/ Bình thông nhau.

- Bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng ở hai nhánh luôn luôn bằng nhau.

- 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 bên)

\(\left\{ \begin{array}{l} {P_A} = {P_0} + {d_1}.h{}_1\\ {P_B} = {P_0} + {d_2}.{h_2}\\ {P_A} = {P_B} \end{array} \right.\)

6/ Lực đẩy Acsimet- Sự nổi.

F = d.V                      

- d: Trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc chất khí (N/m³)

- V: Thể tích phần chìm trong chất lỏng hoặc chất khí (m³)

- F: lực đẩy Acsimet luôn hướng lên trên (N)

F < P vật chìm

F = P vật lơ lửng         (P là trọng lượng của vật)

F > P vật nổi

II. BÀI TẬP THAM KHẢO

Bài 1: Một quả cầu đặc bằng nhôm, ở ngoài không khí có trọng lượng 1,458N. Hỏi phải khoét lõi quả cầu một phần có thể tích bao nhiêu để khi thả vào nước quả cầu nằm lơ lửng trong nước? Biết d_nhôm = 27 000N/m³, d_nước =10 000N/m₃.

Hướng dẫn

Thể tích toàn bộ quả cầu đặc là:

\(V = \frac{P}{{{d_{n\hom }}}} = \frac{{1,458}}{{27000}} = 0,000054 = 54c{m^3}\)

Gọi thể tích phần đặc của quả cầu sau khi khoét lỗ là V’. Để quả cầu nằm lơ lửng trong nước thì trọng lượng P’ của quả cầu phải cân bằng với lực đẩy ác si mét: 

P’ = F_A

⇔  d_nhom.V’ = d_nước.V

V’=     \(\frac{{{d_{nuoc}}.V}}{{{d_{n\hom }}}} = \frac{{10000.54}}{{27000}} = 20c{m^3}\)                                                              

Vậy thể tích nhôm phải khoét đi là: 54cm³ - 20cm³ = 34 cm³  

Bài 2 :Một vật nặng bằng gỗ, kích thước nhỏ,  hình trụ, hai đầu hình nón  được thả  không có vận tốc ban đầu từ độ cao 15 cm xuống nước. Vật tiếp tục rơi trong nước, tới độ sâu 65 cm thì dừng lại, rồi từ từ nổi lên. Xác định gần đúng khối lượng riêng của vật. Coi rằng chỉ có  lực ac si met là lực cản đáng kể mà thôi. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³.

Hướng dẫn:

Vì chỉ cần tính gần đúng khối lượng riêng của vật và vì vật có kich thước nhỏ nên ta có thể coi gần đúng rằng khi vật rơi tới mặt nước là chìm hoàn toàn ngay.

Giải: Gọi thể tích của vật là V và khối lượng riêng của vật là D, Khối lượng riêng của nước là D’.  

h = 15 cm; h’ = 65 cm.

Khi vật rơi trong không khí. Lực tác dụng vào vật là trọng lực:P = 10DV

Công của trọng lực là: A₁ = 10DVh                                          

Khi vật rơi trong nước. lực đẩy Ac si met tác dụng lên vật là: F_A = 10D’V

Và sau đó vật nổi lên, nên F_A > P

Hợp lực tác dụng lên vật khi vật rơi trong nước là:

F = F_A – P = 10D’V – 10DV

  Công của lực này là: A₂ = (10D’V – 10DV)h’

  định luật bảo toàn công: A₁ = A₂  =>  10DVh = (10D’V – 10DV)h’

\(D{\rm{ }} = \frac{{h'}}{{h + h'}}D'\)              

       Thay số, tính được D = 812,5 Kg/m³

Bài 3: Treo một vật vào một lực kế trong không khí thì lực kế chỉ 13,8N. Vẫn treo vật bằng lực kế đó nhưng nhúng vật hoàn toàn trong nước thì lực kế chỉ F’ = 8,8N.

1. Hãy giải thích vì sao có sự chênh lệch này?
2. Tính thể tích của vật và khối lượng riêng của nó?( Biết khối lượng riêng của nứơc là D = 1000 kg/m³ ).

Giải:

a.    

Giải thích: khi treo vật trong không khí, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống và lực đàn hồi của lò xo lực kế F hướng lên .         

Vật cân bằng: P = F (1) .    

Khi treo vật trong nước, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống, lực đẩy Acsimet FA hướng lên và lực đàn hôì của lò xo lực kế F’ hướng lên.     .

Vật cân bằng nên: P = F’ + F_A => F’ = P – F_A    (2) .                                   

        Từ (1) và (2) ta thấy độ chênh lệch về số chỉ của lực kế bằng đúng lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật.

Tức là : F – F’ = F_A .     

b) Khi hệ thống đặt trong không khí: P = F = 13,8N .                               

 → khối lượng vật  m = \(\frac{P}{{10}} = \frac{{13,8}}{{10}} = 1,38kg\).                                                   

Khi nhúng vật trong nước: F_A= P – F’ = 13,8 – 8,8 = 5N .                         

Ta có lực đẩy Acsimet : F_A= d.V = 10D.V.                                           

Suy ra thể tích của vật:

V = \(\frac{{{F_A}}}{{10D}} = \frac{5}{{10.1000}} = 0,0005{m^3}\)                           

Khối lượng riêng của vật:

D’ = \(\frac{m}{V} = \frac{{13,8}}{{0,0005}} = 2760kg/{m^3}\)  

...

---Để xem tiếp nội dung Chuyên đề Luyện tập về Áp suất của chất lỏng và chất khí, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Luyện tập về Áp suất của chất lỏng và chất khí môn Vật lý 8 có đáp án. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website 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 .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Các bài tập nâng cao chủ đề Ròng rọc môn Vật lý 8 có đáp án

• Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Chuyển động cơ học Vật lý 8

• 91 câu hỏi trắc nghiệm Chuyên đề Lực đẩy Ác-si-mét có đáp án môn Vật lý 8

​Chúc các em học tập tốt !