Độ tăng áp suất truyền theo mọi hướng
Hai xi lanh nối nhau chứa chất lỏng và được đậy bằng pit-tông — bộ phận trượt, ép lên chất lỏng. Khi tăng lực ép ở một pit-tông, chất lỏng truyền độ tăng áp suất đến pit-tông kia và thành bình.
Theo tính chất nêu trong SGK, áp suất tác dụng thêm vào chất lỏng được truyền nguyên vẹn theo mọi hướng. Đây là **sự truyền độ tăng áp suất**, không phải mọi điểm khác độ sâu trong chất lỏng đều có cùng áp suất tổng cộng.
Trong thí nghiệm lí tưởng với hai pit-tông ở cùng mức, bỏ qua ma sát và chênh lệch độ cao, có cùng áp suất truyền tới chúng. Cùng $p$, lực $F=pS$ lớn hơn trên pit-tông có diện tích $S$ lớn hơn.
Diện tích gấp bốn, lực gấp bốn
Dữ liệu minh họa: trong mô hình lí tưởng ở cùng mức, diện tích pit-tông lớn gấp 4 diện tích pit-tông nhỏ. Lực ép thêm ở pit-tông nhỏ là $30\,\mathrm N$.
Cùng áp suất và $F=pS$, diện tích gấp 4 cho lực nâng tương ứng gấp 4:
$$F_{\text{lớn}}=4\times30=120\,\mathrm N.$$
Máy nâng thủy lực vận dụng nguyên lí này. Không kết luận lực được truyền y nguyên $30\,\mathrm N$, cũng không coi máy tự tạo năng lượng; mô hình đang giải thích sự đổi lực theo diện tích.
Bài luyện
Khi ép thêm lên chất lỏng kín trong mô hình SGK, đại lượng nào được truyền nguyên vẹn theo mọi hướng?
Cùng áp suất nhưng diện tích khác nhau có thể cho lực khác nhau.
Khối lượng pit-tông không được truyền thành khối lượng nơi khác.
Đúng: tính chất nói về áp suất tác dụng thêm.
Thể tích pit-tông không phải đại lượng truyền theo tính chất này.
Lời giải
Tính chất của chất lỏng nói đến việc truyền độ tăng áp suất nguyên vẹn theo mọi hướng. Không nhầm với truyền cùng một lực: lực còn phụ thuộc diện tích mặt bị ép qua $F=pS$. Đáp án C.
Bài luyện
Trong mô hình lí tưởng, cùng áp suất tác dụng trên hai pit-tông. Vì sao pit-tông lớn nhận lực lớn hơn?
Đã cho cùng áp suất, không phải truyền áp suất lớn hơn riêng một phía.
Áp suất vẫn liên hệ với lực và diện tích.
Không có kết luận áp suất bằng 0.
Đúng: lực tăng theo diện tích khi p giữ nguyên.
Lời giải
Cùng áp suất $p$, lực trên pit-tông là $F=pS$. Pit-tông có diện tích lớn hơn nên lực tương ứng lớn hơn. Đây là cơ sở đổi lực của máy thủy lực trong mô hình lí tưởng. Đáp án D.
Bài luyện
Mô hình lí tưởng cùng mức: S lớn gấp 5 S nhỏ, lực ép thêm lên pit-tông nhỏ 20 N. Lực tương ứng trên pit-tông lớn bằng bao nhiêu?
Đúng: cùng p nên lực lớn bằng 5 × 20.
Đã dùng ngược tỉ số diện tích.
Đã nhầm cùng áp suất với cùng lực.
Không cộng hệ số diện tích vào số N.
Lời giải
Hai pit-tông cùng nhận độ tăng áp suất. Vì $F=pS$, khi diện tích lớn gấp 5 thì lực tương ứng lớn gấp 5: $F_{\text{lớn}}=5\times20=100\,\mathrm N$. Đáp án A.
Bài luyện
Từ tính chất truyền áp suất, kết luận nào cần tránh?
Đây là tác dụng phù hợp của sự truyền áp suất.
Đúng: độ tăng áp suất truyền không xóa sự khác nhau do độ sâu.
Điều này phù hợp F = pS.
Đây là ứng dụng được nêu trong bài.
Lời giải
Sự truyền nguyên vẹn nói về độ tăng áp suất do tác dụng thêm. Trong chất lỏng đứng yên, áp suất tổng cộng vẫn có thể khác theo độ sâu. Không kết luận mọi điểm đều có cùng áp suất tổng cộng. Đáp án B.