Cho 2 bình hình trụ thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa, thể tích chỗ nối thông không đáng kể. Ban đầu khóa K đóng, đổ vào bình A một lượng nước đến chiều cao h1 = 16 cm có trọng lượng riêng d1 = 10 000 N/m3, sau đó đổ lên trên mặt nước một lớp chất lỏng cao h2 = 3 cm có trọng lượng riêng d2 = 9000 N/m3 và đổ vào bình B chất lỏng thứ 3 có chiều cao h3 = 5 cm, trọng lượng riêng d3 = 8000 N/m3. Cho rằng các chất lỏng không hòa lẫn vào nhau.
a) Tính áp suất tác dụng lên đáy mỗi bình.
b) Mở khóa K để hai bình thông nhau. Tính độ chênh lệch chiều cao của mặt thoáng chất lỏng ở hai bình.
Đáp án:
a) 1870Pa và 2000Pa
b) 0,7cm
Giải thích các bước giải:
a) Áp suất đáy bình A và B lần lượt là:
\(\begin{array}{l}
{p_1} = {d_1}{h_1} + {d_2}{h_2} = 10000.0,16 + 9000.0,03 = 1870Pa\\
{p_2} = {d_1}{h_1} + {d_3}{h_3} = 10000.0,16 + 8000.0,05 = 2000Pa
\end{array}\)
b) Xét áp suất tại mặt phân cách giữa chất lỏng 3 và mặt nước, ta có:
\(\begin{array}{l}
p = p’\\
\Rightarrow {d_3}{h_3} = {d_1}{h_1}’ + {d_2}{h_2}\\
\Rightarrow 8.5 = 10{h_1}’ + 9.3\\
\Rightarrow {h_1}’ = 1,3cm
\end{array}\)
Chênh lệch mực chất lỏng là:
\(\Delta h = 5 – 3 – 1,3 = 0,7cm\)