Tại sao khi con người lặn xuống biển sâu cần mặc đồ bảo hộ có thể chịu được áp suất lớn, hay tàu ngầm lại được chế tạo với lớp vỏ tàu làm bằng thép dày vững chắc chịu được áp suất lớn. Câu trả lời là do áp suất chất lỏng. Vậy áp suất chất lỏng là gì? Công thức tính áp suất chất lỏng như thế nào? Qua bài viết này, Vimi sẽ giải đáp các thắc mắc trên một cách ngắn gọn và khái quát nhất.
1. Áp suất chất lỏng là gì?
Áp suất chất lỏng là gì? Áp suất chất lỏng được hiểu là tại một điểm bất kỳ trong lòng chất lỏng, thì chất lỏng luôn tác dụng lên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó một áp lực. Hiểu một cách đơn giản, áp suất chất lỏng là lực ép của chất lỏng theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng bị ép.
Độ lớn của áp suất phụ thuộc vào lực nén của chất lỏng. Nếu lực ép của chất lỏng tại điểm đó càng mạnh thì áp suất chất lỏng càng lớn, ngược lại nếu lực nén của chất lỏng tại điểm đó càng yếu thì áp suất càng thấp. Tuy nhiên điều này không dễ để thấy được qua công thức tính áp suất chất lỏng.
Ví dụ về áp suất chất lỏng: Khi bơm nước, nếu ta tăng áp lực của máy bơm lên thì nước chảy ra cũng sẽ mạnh hơn. Không chỉ vậy, đối với các ống nước dùng lâu ngày, ta thấy đường kính của ống to ra, đó là do áp lực của chất lỏng đã tác dụng lên và làm chúng to ra.
2. Công thức tính áp suất chất lỏng như thế nào?
Ta có công thức tính áp suất chất lỏng như sau: p = d.h
Trong đó:
- p là áp suất chất lỏng tại điểm đang xét (đơn vị đo là Pa - Pascal)
- d là trọng lượng riêng của chất lỏng trong ống (đơn vị đo là N/m³)
- h là độ sâu tính từ mặt thoáng của chất lỏng tới điểm đang cần tính áp suất (đơn vị đo là m)
Ngoài ra, chúng ta thường hay thấy một đơn vị khác để đo áp suất chất lỏng là atm (atmosphere). Quy đổi ra đơn vị Pa, thì 1 atm=101325 Pa=101325 N/m².
Lưu ý: Công thức tính áp suất chất lỏng này cũng tính được áp suất tại một điểm bất kỳ trong lòng chất lỏng, độ cao của chất lỏng khi đó cũng chính là h - độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng. Và, trong cùng một chất lỏng nằm ngang, tại các điểm có độ sâu như nhau thì độ lớn áp suất tại các điểm đó là bằng nhau.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất chất lỏng
Với công thức tính áp suất chất lỏng p = d.h, ta có thể thấy rằng áp suất chất lỏng phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: trọng lượng riêng của chất lỏng và độ sâu của chất lỏng so với bề mặt tiếp xúc với không khí.
3.1 Trọng lượng riêng của chất lỏng đang xét.
Mỗi chất lỏng khác nhau sẽ có trọng lượng riêng khác nhau, do đó mà áp suất của chúng tác động lên cùng một điểm với độ sâu như nhau là khác nhau. Chẳng hạn như nước có trọng lượng riêng lớn hơn xăng dựa vào công thức tính áp suất chất lỏng ta thấy d và p tỷ lệ thuận, do vậy với cùng một điểm tại cùng một độ sâu thì áp lực tại điểm đó trong môi trường nước sẽ lớn hơn trong môi trường xăng.
Bên cạnh đó, trọng lượng riêng của chất lỏng còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, nhiệt độ càng cao thì trọng lượng riêng càng lớn và ngược lại trọng lượng riêng chất lỏng thấp hơn khi nhiệt độ thấp hơn. Qua quan hệ bắc cầu thì yếu tố nhiệt độ cũng gây ảnh hưởng tới áp suất chất lỏng.
3.2 Độ sâu của chất lỏng so với bề mặt thoáng.
Với công thức tính áp suất chất lỏng đã nêu trên ta thấy rằng độ sâu và áp suất tỷ lệ thuận với nhau. Ảnh hưởng của yếu tố này được thể hiện rõ nhất khi trong cùng một chất lỏng, tại các điểm có độ cao khác nhau áp suất chất lỏng tại đó cũng khác nhau. Trong thực tế, điều này được chứng minh qua các đáy đại dương, càng xuống sâu thì áp suất càng lớn, do đó con người không thể lặn xuống quá sâu và tại các độ sâu khác nhau thì các loài sinh vật biển cũng có sự đa dạng khác nhau.
Áp dụng công thức tính áp suất chất lỏng vào thực tế, các bài tập tính toán ta có thể tính được áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng khi biết được độ sâu của điểm đó, và biết chất lỏng đó là gì.
Sau khi đã điểm qua một số ý như: áp suất chất lỏng là gì?, Công thức tính áp suất chất lỏng ra sao?. Tiếp theo chúng tôi sẽ nêu nên một số úng dụng sử có hoạt động dựa vào áp suất chất lỏng.
4. Ứng dụng của áp suất chất lỏng trong cuộc sống.
Áp suất chất lỏng được ứng dụng trong cuộc sống thông qua các thiết bị vô cùng quen thuộc mà có thể chúng ta chưa nghĩ tới. Dưới đây, Vimi có cung cấp một số ứng dụng của áp suất chất lỏng như sau:
- Máy nén thủy lực: là một công cụ giúp ta dễ dàng nâng các vật nặng như xe hơi, hay dùng để nén các vật, và nguyên lý hoạt động của dụng cụ này là dựa vào áp suất chất lỏng.
- Đài phun nước: hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất. Đài phun nước hoạt động nhờ máy bơm sẽ hút nước và đưa nước tới vòi phun. Dưới áp lực của máy bơm, nước sẽ được đẩy lên trên và tạo thành các hình dáng như mong muốn.
- Hệ thống phanh xe: Khi chúng ta đạp phanh, sẽ xảy ra quá trình lực truyền từ bành đạp tới bầu trợ lực của phanh, sau đó các pít tông chuyển động nén lò xo và dầu trong xi lanh, từ đó làm tăng áp suất đẩy dầu tới các đường ống cùng với xi lanh của bánh xe, giúp đẩy pít tông và guốc phanh ép sát vào má phanh sinh ra lực ma sát làm xe giảm tốc độ.
Bài viết trên, Vimi đã chia sẻ một cách khái quát về áp suất chất lỏng là gì?, công thức tính áp suất chất lỏng, cũng như các ứng dụng của áp suất chất lỏng trong cuộc sống. Hi vọng bài viết này đã giúp bạn bạn đọc hiểu hơn về áp suất chất lỏng.
