Bài 8. Áp suất lỏng - Bình thông nhau

I. Sự tồn tại của áp suất trong lòng chất lỏng

Thí nghiệm 1:

Một bình trụ có đáy C và các lô A, B ở thành bình được bịt bằng một màng cao su mỏng.

Khi đổ nước vào bình, các màng cao su bị biến dạng.

→ Chứng tỏ có áp suất do chất lỏng gây ra lên thành bình và cả đáy bình.

Thí nghiệm 2: 

Lấy một bình trụ thủy tinh có đĩa D tách rời dùng làm đáy. Muốn D đậy kín đáy ống ta phải dùng tay kéo dây buộc đĩa D lên.

Khi nhấn bình sâu vào trong nước rồi buông tay kéo sợi dây ra, đĩa D vẫn không rời khỏi đáy kể cả khi quay bình nước theo các phương khác nhau.

→ Chứng tỏ có áp suất do chất lỏng tác dụng lên đáy D.

Kết luận:Chất lỏng không chỉ gây ra áp suất lên thành bình, mà lên cả đáy bình và các vật ở trong chất lỏng.

II. Công thức tính áp suất chất lỏng

Giả sử một khối chất lỏng hình trụ, diện tích đáy là \(S\), chiều cao là \(h\). Áp suất ở đáy cột chất lỏng là:

\(p=d.h\)

Trong đó:

• \(d\) là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m³)
• \(h\) là chiều cao của cột chất lỏng

Công thức này cũng áp dụng cho một điểm bất kì trong chất lỏng, chiều cao của cột chất lỏng cũng là độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng.

Như vậy: Một chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang (có cùng độ sâu \(h\)) có độ lớn như nhau. Đây là một đặc điểm quan trọng của áp suất chất lỏng được ứng dụng nhiều trong khoa học và đời sống.

III. Bình thông nhau

Bình thông nhau là bình gồm hai hoặc nhiều nhánh có hình dạng bất kì, phần miệng thông với không khí, phần đáy được nối thông với nhau. 

Nhận xét: Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn luôn ở cùng một độ cao.

IV. Máy thủy lực

Máy thủy lực có cấu tạo gồm hai xilanh, một nhỏ, một to, được nối thông với nhau. Trong hai xilanh có chứa đầy chất lỏng, thường là dầu. Hai xilanh được đậy kín bằng hai pít-tông.

Khi tác dụng một lực \(f\) lên pít-tông nhỏ có diện tích \(s\), lực này gây áp suất \(p=\dfrac{f}{s}\) lên chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn với pít-tông lớn có diện tích \(S\) và gây nên lực nâng \(F\) lên pít-tông này:

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

Suy ra:

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

Như vậy, diện tích \(S\) lớn hơn diện tích \(s\) bao nhiêu lần thì lực \(F\) sẽ lớn hơn lực \(f\) bấy nhiêu lần. Nhờ đó mà ta có thể dùng tay nâng cả một chiếc ô tô.

Người ta còn sử dụng máy thủy lực để nén các vật.