Vật lí 10 Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng
Mục tiêu và kiến thức nền
Đổi đơn vị thể tích; tính khối lượng riêng, áp suất và chênh lệch áp suất theo độ sâu.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Khối lượng riêng đặc trưng vật liệu
Khối lượng riêng ρ = m/V, đơn vị kg/m³. Với cùng thể tích, vật có khối lượng riêng lớn hơn có khối lượng lớn hơn. 1 cm³ = 10⁻⁶ m³ và 1 g/cm³ = 1000 kg/m³. Khi đo bằng bình chia độ, thể tích vật chìm hoàn toàn bằng độ tăng thể tích đọc được, nếu vật không tan và không hút nước đáng kể.
Áp suất phụ thuộc lực và diện tích
Áp suất trung bình p = F/S với F là thành phần lực ép vuông góc bề mặt. Cùng lực, diện tích nhỏ hơn tạo áp suất lớn hơn. Đơn vị pascal: 1 Pa = 1 N/m². Không nhầm áp lực là lực với áp suất là lực trên một đơn vị diện tích.
Trong chất lỏng đứng yên
Ở chất lỏng đồng nhất trong trọng trường gần đều, áp suất tăng theo độ sâu: p = p_mặt + ρgh. ρgh là áp suất dư do cột chất lỏng; muốn áp suất tuyệt đối phải cộng áp suất mặt thoáng. Hai điểm cùng độ sâu trong cùng chất lỏng liên thông đứng yên có cùng áp suất, không phụ thuộc bình rộng hay hẹp.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Đổi đơn vị thể tích
Vật 540 g có thể tích 200 cm³. ρ = 540/200 = 2,7 g/cm³ = 2700 kg/m³. Cũng có thể đổi m = 0,540 kg và V = 0,000200 m³ rồi chia.
Ví dụ 2. Áp suất ở đáy
Nước sâu 2 m, ρ = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², p_mặt = 100000 Pa. Áp suất dư = 20000 Pa; tuyệt đối = 120000 Pa. Không bỏ p_mặt nếu đề hỏi áp suất tuyệt đối.
Lỗi thường gặp
- Đổi thể tích theo lập phương, không theo độ dài.
- Phân biệt áp suất dư và tuyệt đối.
- F trong p = F/S là lực ép vuông góc.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. 1 g/cm³ bằng
Xem đáp án và lời giải
Đáp án D. 1 g = 10⁻³ kg; 1 cm³ = 10⁻⁶ m³, nên tỉ số là 10³ kg/m³.
Câu 2. Vật 2 kg có thể tích 0,001 m³. Khối lượng riêng bao nhiêu kg/m³?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: 2000. ρ = 2/0,001 = 2000 kg/m³.
Câu 3. Trong nước đứng yên đồng nhất, g không đổi.
- Áp suất tăng khi xuống sâu.
- Cùng độ sâu thì áp suất như nhau trong khối nước liên thông.
- Áp suất chỉ phụ thuộc hình dạng bình.
- ρgh là áp suất dư so với mặt thoáng.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng theo p = p_mặt + ρgh. b) Đúng với điều kiện đã nêu. c) Sai. d) Đúng.
Câu 4. Lực ép vuông góc 100 N trên diện tích 0,02 m². Tính áp suất.
Xem đáp án và lời giải
p = F/S = 100/0,02 = 5000 Pa.
Câu 5. Ở độ sâu 3 m trong nước, ρ = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², p_mặt = 100000 Pa. Tính áp suất dư và tuyệt đối.
Xem đáp án và lời giải
Áp suất dư = 1000×10×3 = 30000 Pa. Áp suất tuyệt đối = 100000 + 30000 = 130000 Pa.
Câu 6. Bình chia độ tăng từ 50 lên 80 cm³ khi nhúng chìm vật 81 g không tan. Tính khối lượng riêng.
Xem đáp án và lời giải
V = 80−50 = 30 cm³. ρ = 81/30 = 2,7 g/cm³ = 2700 kg/m³. Giả sử không có bọt khí và vật không hút nước.
Sơ đồ ghi nhớ
- Khối lượng riêng: m/V
- Áp suất: F/S
- Cột chất lỏng: ρgh
- Tuyệt đối: cộng p_mặt
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.