Áp Suất và Lực Thuỷ Tĩnh
Thợ lặn biển sâu nhận ra rằng áp suất nước tăng khi họ lặn sâu hơn. Nguyên nhân là trọng lượng của nước phía trên họ tăng.
Tổng quát, giả sử nhúng một tấm kim loại mỏng nằm ngang có diện tích A m2 vào một dung dịch có khối lượng riêng p kilogam/m3 tại độ sâu d mét dưới bề mặt dung dịch. Khối dung dịch nằm ngay phía trên tấm kim loại có thể tích V=Ad, vì vậy khối lượng của nó là m = pV = pAd. Khi đó, lực do dung dịch tác động lên tấm kim loại là:
F = mg = pgAd
trong đó g là gia tốc trọng trường. Áp suất P tác dụng lên tấm kim loại được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích:
P = F/A=pgd
Đơn vị đo áp suất theo hệ đo lường SI là newton trên mét vuông mà được gọi pascal (viết tắt 1 N/m2 = 1 Pa). Vì đây là đơn vị nhỏ, nên ta hay dùng kilopascal (kPa). Chẳng hạn, vì khối lượng riêng của nước là p = 1000 kg/m3, nên áp suất tại đáy của hồ bơi sâu 2m là:
P = pgd = 1000 kg/m3 . 9.8 m/s2. 2m = 19.6 kPa
Nguyên lý quan trọng của áp suất chất lỏng được kiểm chứng qua thực nghiệm là tại điểm bất kỳ trong lòng chất lỏng, áp suất như nhau ở mọi hướng. (Một người thợ lặn cảm thấy chịu cùng một áp suất tác động lên mũi và cả hai tai). Do đó, áp suất theo một hướng bất kỳ tại độ sâu d trong lòng chất lỏng có khối lượng riêng p được tính bởi công thức:
P = pgd
Công thức này giúp chúng ta xác định được lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt phẳng nằm dọc, bức tường hoặc con đập trong lòng một chất lỏng.
Bài viết liên quan