Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

1. Kiến thức trọng tâm

Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó: $\rho = \frac{m}{V}$, đơn vị là $kg/m^3$. Khối lượng riêng là đại lượng đặc trưng cho từng chất, ví dụ khối lượng riêng của nước là $1000,kg/m^3$. Trọng lượng riêng là trọng lượng của một đơn vị thể tích: $d = \frac{P}{V} = \rho g$, đơn vị $N/m^3$.

Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích: $p = \frac{F}{S}$, đơn vị paxcan ($Pa$), với $1,Pa = 1,N/m^2$. Trong chất lỏng đứng yên, áp suất tại một điểm cách mặt thoáng một độ sâu $h$ là $p = p_0 + \rho g h$, trong đó $p_0$ là áp suất khí quyển trên mặt thoáng. Áp suất chất lỏng tăng theo độ sâu và truyền đi theo mọi hướng.

Nguyên lí Pascal phát biểu: áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng trong bình kín được truyền nguyên vẹn theo mọi hướng. Đây là cơ sở hoạt động của máy nén thủy lực.

2. Ví dụ minh họa

Tính áp suất tại đáy một hồ nước sâu $5,m$. Biết khối lượng riêng của nước là $1000,kg/m^3$, áp suất khí quyển $p_0 = 10^5,Pa$, $g = 10,m/s^2$.

Lời giải: Áp suất do cột nước gây ra: $\rho g h = 1000 \cdot 10 \cdot 5 = 50000,Pa$. Áp suất tại đáy hồ: $p = p_0 + \rho g h = 10^5 + 5 \cdot 10^4 = 1{,}5 \cdot 10^5,Pa$. Vậy áp suất tại đáy hồ là $150000,Pa$, gấp $1{,}5$ lần áp suất khí quyển.

3. Ghi nhớ

• Khối lượng riêng: $\rho = \frac{m}{V}$; trọng lượng riêng: $d = \rho g$.
• Áp suất: $p = \frac{F}{S}$, đơn vị paxcan ($Pa$).
• Áp suất trong chất lỏng: $p = p_0 + \rho g h$; áp suất truyền theo nguyên lí Pascal.