Giải Khoa học tự nhiên 8 bài 17: Áp suất trong chất lỏng | Chân trời sáng tạo

Mở đầu trang 84 Bài 17 KHTN lớp 8: Thả một viên đất sét vào chậu
nước, viên đất sét chìm. Có cách nào để viên đất sét nổi trên mặt nước hay không? Trả lời:
Để viên đất sét nổi trên mặt nước ta nặn viên đất sét đó thành hình dạng
bất kì sao cho lực đẩy của nước tác dụng lên viên đất sét lớn hơn trọng lực của nó.
1. Sự truyền áp suất của chất lỏng
Câu hỏi thảo luận trang 84 KHTN lớp 8: Khảo sát sự tồn tại áp suất của chất lỏng
Dụng cụ: một ống trụ thủy tinh hở hai đầu, đĩa nhựa D hình tròn (đường
kính lớn hơn đường kính ống trụ), dây buộc ở giữa đĩa, chậu thủy tinh, nước. Cách tiến hành:
- Ban đầu, ta dùng dây kéo đĩa nhựa lên để đĩa áp sát vào đáy của ống trụ (Hình 17.1a).
- Nhấn ống trụ cùng với đĩa nhựa vào sâu trong nước rồi buông tay không
kéo sợi dây nữa (Hình 17.1b).
- Xoay ống trụ theo các hướng khác nhau.
Hãy quan sát vị trí của đĩa nhựa so với vị trí của ống trụ trong các trường hợp trên. Trả lời:
Ta thấy đĩa nhựa vẫn gắn sát với đáy của ống trụ.
Câu hỏi thảo luận trang 84 KHTN lớp 8:
a. Khi nhúng trong chất lỏng, đĩa nhựa có rời khỏi đáy ống trụ không? Giải thích vì sao.
b. Khi xoay ống trụ theo nhiều hướng khác nhau, đĩa nhựa có rời khỏi đáy ống trụ không?
c. Nêu kết luận về sự tồn tại áp suất của chất lỏng. Trả lời:
a. Khi nhúng trong chất lỏng, đĩa nhựa không rời khỏi đáy ống trụ vì chất
lỏng đã tác dụng áp suất lên đáy bình.
b. Khi xoay ống trụ theo nhiều hướng khác nhau, đĩa nhựa không rời khỏi đáy ống trụ.
c. Kết luận về sự tồn tại áp suất của chất lỏng: Chất lỏng gây ra áp suất
theo mọi phương lên các vật ở trong lòng nó.
Câu hỏi thảo luận 2 trang 85 KHTN lớp 8: Nêu kết luận về hướng và
độ lớn trong sự truyền áp suất của chất lỏng. Trả lời:
Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.
Câu hỏi thảo luận 3 trang 85 KHTN lớp 8: Nêu thêm một số ví dụ về
sự truyền áp suất của chất lỏng trong thực tế. Trả lời:
Ví dụ về sự truyền áp suất của chất lỏng trong thực tế:
- Lấy 1 quả bóng chứa đầy nước và tạo các lỗ khác nhau ở các vị trí khác
nhau và nhấn quả bóng, chúng ta có thể thấy rằng nước chảy ra.
- Thang máy thủy lực: có cấu tạo và hoạt động dựa trên hệ thống piston
thủy lực mà ở đó, dầu đóng vai trò quan trọng khi vừa là môi chất để
truyền lực, vừa là chất bôi trơn bề mặt tiếp xúc.
- Kích thủy lực: thiết bị hoạt động dựa vào piston cùng cơ chế áp suất.
Luyện tập trang 85 KHTN lớp 8:
Một máy thủy lực gồm hai pit – tông có các tiết diện s và S. Tính tỉ số
Ssđể máy thủy lực này có thể nâng một vật có trọng lượng gấp 10 lần lực tác dụng. Trả lời:
Khi tác dụng một lực f lên pit – tông nhỏ có diện tích s, lực này gây ra áp
suất p=fslên chất lỏng. Áp suất này được truyền nguyên vẹn tới pit – tông
lớn có diện tích S và gây nên lực nâng F lên pit – tông này:
2. Định luật Archimedes
Câu hỏi thảo luận trang 86 KHTN lớp 8: Thí nghiệm khảo sát lực đẩy Archimedes
Chuẩn bị: lực kế, giá đỡ, cốc nhựa A và cốc đong B, bình tràn, các vật
rắn C đặc hình trụ bằng kim loại có thể tích khác nhau, móc treo, nước, nước muối, rượu.
Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Treo lực kế vào giá đỡ. Gắn một vật C và cốc A (chưa đựng nước)
vào đầu dưới của lực kế. Đọc số chỉ P1 của lực kế (Hình 17.5a).
Bước 2: Đổ nước vào sát miệng bình tràn. Nhúng vật vào bình tràn sao
cho vật ngập trong nước. Đọc số chỉ P2 của lực kế (Hình 17.5b). Đo thể
tích phần nước tràn ra ngoài bằng cốc đong B.
Hiệu FA = P1 – P2 là độ lớn lực đẩy của nước tác dụng lên vật chính là
độ lớn lực đẩy Archimedes.
Bước 3: Đổ nước từ cốc B vào cốc A. Đọc số chỉ P3 của lực kế (Hình
17.5c). Như vậy, trọng lượng nước thêm vào cốc A là PN = P3 – P2.
Bước 4: Thay vật C bằng các vật khác có thể tích khác nhau. Lặp lại các
bước 1, 2, 3 và ghi các kết quả vào Bảng 17.1.
Bước 5: Chọn vật C cố định và lặp lại các bước 1, 2, 3 với một chất lỏng
có khối lượng riêng khác nước (rượu, nước muối). Ghi kết quả vào Bảng 17.2. Trả lời:
Sau khi làm thí nghiệm với các bước ta thu được số liệu cho Bảng 17.1 và
Bảng 17.2 như sau: (Số liệu minh họa, các em tham khảo)
Giả sử chọn vật có V = 100 cm3 để thực hiện thí nghiệm với chất lỏng (rượu, nước muối).
Câu hỏi thảo luận 4 trang 86 KHTN lớp 8: Mô tả phương và chiều của
lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật khi vật được nhúng trong nước. Trả lời:
Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật khi vật được nhúng trong nước có đặc điểm: - Phương: thẳng đứng.
- Chiều: hướng từ dưới lên trên.
Câu hỏi thảo luận 5 trang 86 KHTN lớp 8: Từ Bảng 17.1, hãy cho biết
độ lớn lực đẩy Archimedes của nước tác dụng lên vật thay đổi như thế nào
nếu tăng hoặc giảm thể tích của vật. Trả lời:
Giả sử ta có số liệu ở bảng 17.1 như dưới đây:
- Khi tăng thể tích vật chìm trong chất lỏng thì độ lớn lực đẩy Archimedes
của nước tác dụng lên vật tăng theo.
- Khi giảm thể tích vật chìm trong chất lỏng thì độ lớn lực đẩy Archimedes
của nước tác dụng lên vật giảm theo.
Độ lớn lực đẩy Archimedes của nước tác dụng lên vật tỉ lệ thuận với phần
thể tích vật bị nhúng chìm trong chất lỏng.
Câu hỏi thảo luận 6 trang 87 KHTN lớp 8: Từ Bảng 17.2, hãy cho biết
độ lớn lực đẩy Archimedes của chất lỏng tác dụng lên vật thay đổi như
thế nào với các chất lỏng có khối lượng riêng khác nhau. Trả lời:
Giả sử ta có số liệu ở bảng 17.2 như dưới đây:
Độ lớn lực đẩy Archimedes của chất lỏng tác dụng lên vật khác nhau với
chất lỏng có khối lượng riêng khác nhau.
Khối lượng riêng của chất lỏng càng lớn thì độ lớn lực đẩy Archimedes
của chất lỏng tác dụng lên vật càng lớn.
Câu hỏi thảo luận 7 trang 87 KHTN lớp 8: Từ các Bảng 17.1 và 17.2,
nêu kết luận về độ lớn của lực đẩy Archimedes của chất lỏng. Trả lời:
Giả sử ta có số liệu ở bảng 17.1, 17.2 như dưới đây:
Độ lớn của lực đẩy Archimedes của chất lỏng phụ thuộc vào khối lượng
riêng của chất lỏng và phần thể tích vật chìm trong chất lỏng.
Luyện tập 1 trang 87 KHTN lớp 8: Một học sinh thực hiện thí nghiệm
như Hình 17.5 và thu được các số liệu sau: P1 = 1,7 N; P2 = 0,7 N; P3 = 1,7 N.
a. Tính độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật.
b. Nếu thể tích của vật là 84 cm3 thì chất lỏng dùng trong thí nghiệm là nước hay nước muối? Trả lời:
a. Độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật là
FA = P1 – P2 = 1,7 – 0,7 = 1 (N) b. Ta có:
Với kết quả trọng lượng riêng thu được, ta thấy tương ứng với trọng lượng riêng của nước muối.
3. Điều kiện về vật nổi, vật chìm
Câu hỏi thảo luận 8 trang 88 KHTN lớp 8:
a. Khi pha muối vào nước, khối lượng riêng của nước muối thay đổi như thế nào?
b. Giải thích vì sao khi pha thêm muối vào nước thì quả trứng có xu hướng nổi lên. Trả lời:
a. Khi pha muối vào nước, khối lượng riêng của nước muối tăng lên.
b. Khi pha thêm muối vào nước thì quả trứng có xu hướng nổi lên vì khối
lượng riêng của quả trứng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước muối hay
độ lớn lực đẩy Archimedes của nước muối lớn hơn trọng lượng của quả
trứng nên đẩy quả trứng chuyển động thẳng lên phía trên mặt nước.
Luyện tập 2 trang 88 KHTN lớp 8: Hai quả cầu có thể tích bằng nhau,
làm bằng gỗ và nhôm được thả vào nước. Giải thích vì sao quả cầu nhôm
thì bị chìm, quả cầu gỗ lại nổi trong nước. Trả lời:
- Quả cầu nhôm bị chìm do khối lượng riêng của quả cầu nhôm lớn hơn
khối lượng riêng của nước.
- Quả cầu gỗ nổi trong nước do khối lượng riêng của quả cầu gỗ nhỏ hơn
khối lượng riêng của nước.
Vận dụng 1 trang 88 KHTN lớp 8: Quan sát hình bên, cho biết làm thế
nào để tàu ngầm lặn sâu hoặc nổi lên trên mặt biển. Trả lời:
- Để tàu ngầm lặn xuống sâu thì người ta bơm nước vào khoang chứa nước
ở trong tàu làm tăng trọng lượng của tàu ngầm cho tới khi lớn hơn lực đẩy
của nước và tàu xuống tới độ sâu phù hợp yêu cầu thì dừng bơm nước.
- Để tàu ngầm nổi trên mặt biển, người ta mở van xả nước, dùng không
khí nén ở khoang Air tank có áp lực cực lớn giúp đẩy nước trong khoang
qua van xả chảy ra ngoài. Khi xả nước, trọng lượng tàu giảm giúp tàu nổi lên khỏi mặt nước.
Vận dụng 2 trang 88 KHTN lớp 8: Giải quyết vấn đề đã nêu ở phần Mở đầu bài học. Trả lời:
Công thức tính lực đẩy Archimedes: Fa= d. V
Cùng là một viên đất sét thì khối lượng riêng của nó không thể thay đổi,
để nó có thể nổi hay chìm chúng ta sẽ làm thay đổi phần thể tích chất lỏng
bị vật chiếm chỗ. Để viên đất sét nổi trên mặt nước ta có thể nặn viên đất
sét thành các hình dạng khác nhau như: quả chuối, cái thuyền, … giúp thể
tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ tăng lên hay trọng lượng của vật nhỏ hơn
độ lớn lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật.