Giải SGK Vật Lí 10 (Cánh diều) Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Giải Vật Lí 10 Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Mở đầu trang 61 Vật Lí 10: Tượng phật Di Lặc tại chùa Vĩnh Tràng (Mỹ Tho, Tiền Giang) là một trong những tượng phật khổng lồ nổi tiếng thế giới. Tượng cao 20 m và nặng 250 tấn. Có loại cân nào giúp “cân” bức tượng để có được số liệu trên?

Lời giải:

Không có loại cân nào có thể cân được khối lượng lớn như vậy.

Người ta tính toán được số liệu trên bằng cách:

+ Tính thể tích V khuôn đúc tượng từ đó suy ra thể tích của bức tượng.

+ Sử dụng công thức về khối lượng: $m=\rho .V$ với $\rho$ là khối lượng riêng của đồng dùng để làm tượng.

I. Khối lượng riêng

Vận dụng 1 trang 61 Vật Lí 10: Tính khối lượng của một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 2,0 m x 3,0 m x 1,5 m.

Lời giải:

Thể tích của khối đá hoa cương: $V=\mathrm{2.3.1},5=9m^3$

Khối lượng riêng của đá hoa cương là $\rho =2750kg/m^3$

Nên khối lượng của khối đá hoa cương trên là:

$m=\rho V=2750.9=24750kg=$24,750 tấn

II. Áp suất

Câu hỏi 1 trang 62 Vật Lí 10: Chứng tỏ rằng áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn có độ lớn bằng trọng lượng của người đó.

Lời giải:

Áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn chính là lực ép vuông góc lên sàn. Mà lực ép có độ lớn bằng trọng lượng nên áp lực trong trường hợp này có độ lớn bằng trọng lượng của người đó.

Câu hỏi 2 trang 62 Vật Lí 10: So sánh độ lớn áp lực, diện tích bị ép của trường hợp (2), (3) với trường hợp (1) (hình 4.2). Từ độ lún của bột trong các trường hợp, chỉ ra mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép.

Lời giải:

Ta thấy: Ở hình 1 là 1 vật được đặt nằm ngang, hình 2 là 2 vật đặt chồng lên nhau và đặt nằm ngang, độ lún sâu hơn ở hình 1, hình 3 là 1 vật đặt dựng đứng.

⇒ Khối lượng vật ở (2) lớn hơn khối lượng vật ở (1); khối lượng vật ở (1) = khối lượng vật ở (3).

Suy ra:

- Độ lớn áp lực: trường hợp (2) lớn hơn trường hợp (1); trường hợp (3) = trường hợp (1)

- Diện tích bị ép: trường hợp (2) = trường hợp (1); trường hợp (3) < trường hợp (1).

⇒ Mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép:

+ Cùng với một diện tích bị ép như nhau, áp lực càng lớn thì độ lún càng lớn hay áp suất càng lớn.

+ Cùng với một độ lớn áp lực, diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích đó càng nhỏ hay áp suất càng nhỏ.

Câu hỏi 3 trang 62 Vật Lí 10: Từ định nghĩa đơn vị lực, hãy chứng tỏ: 1 Pa = 1 N/m₂

Lời giải:

Lực F có đơn vị là N

Diện tích bị ép có đơn vị là m².

Ta có công thức tính áp suất: $p=\frac{F}{S}=\frac{1N}{1m^2}=1Pa$ (đpcm)

Nên 1Pa = 1N/1m².

Luyện tập trang 62 Vật Lí 10: Ước tính áp suất do một người tạo ra trên sàn khi đứng bằng cả hai chân.

Lời giải:

Áp suất do mỗi người tạo ra là khác nhau, các em có thể tham khảo cách ước tính sau đây:

Giả sử 1 người có khối lượng 50 kg đứng trên sàn bằng cả 2 chân. Diện tích mỗi bàn chân khoảng 150 cm².

Khi đó áp suất tạo thành: $p=\frac{F}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{50.9,8}{{\mathrm{2.150.10}}^{-4}}\approx 16333\text{\hspace{0.17em}}Pa$

III. Áp suất chất lỏng

Câu hỏi 4 trang 63 Vật Lí 10: Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất Δp giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu Δh của hai điểm đó

Lời giải:

Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h₁: $p_1=p_o+\rho g{h}_1$

Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h₂: $p_2=p_o+\rho g{h}_2$

Độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm trên:

$\Delta p=p_2-p_1=\left(p_o+\rho g{h}_2\right)-\left(p_o+\rho g{h}_1\right)=\rho g\left(h_2-h_1\right)=\rho g\Delta h$

Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất $\Delta p$ giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu $\Delta h=h_2-h_1$ của hai điểm đó.

Vận dụng 2 trang 64 Vật Lí 10: Hãy thảo luận để thiết kế mô hình ứng dụng hiểu biết sự phụ thuộc của áp suất chất lỏng vào độ sâu.

Lời giải:

Làm mô hình đài phun nước tự động

- Dụng cụ:

+ 3 chai nhựa 500ml

+ 3 ống hút

+ Khoan

+ Keo nến 

- Tiến hành thí nghiệm:

Lấp thí nghiệm như hình minh họa và làm thí nghiệm theo link sau đây

https://www.youtube.com/watch?v=oo4n_NczhCY&list=RDCMUC_EuQarJiB73RHv-b_826LQ&start_radio=1&rv=oo4n_NczhCY&t=27

- Kết luận: Nguồn nước càng ở trên cao thì nước phun càng mạnh.

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 2: Một số lực thường gặp

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 5:Tổng hợp và phân tích lực

Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Bài tập chủ đề 2