Bình thông nhau có đặc điểm gì?

Cùng Top lời giải trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi: “Bình thông nhau có đặc điểm gì?” và đọc thêm phần kiến thức tham khảo giúp các bạn học sinh ôn tập và tích lũy kiến thức bộ môn Vật Lý 8.

Trả lời câu hỏi: Bình thông nhau có đặc điểm gì?

Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh khác nhau đều ở cùng một độ cao.

Kiến thức tham khảo về bình thông nhau

1. Lý thuyết về bình thông nhau

a) Kết cấu của bình thông nhau

- Bình thông nhau là 1 bình có hai nhánh thông với nhau.

b) Nguyên tắc hoạt động của bình thông nhau

- Trong bình thông nhau chứa cùng 1 chất lỏng đứng yên, những mực chất lỏng ở những nhánh luôn luôn ở cùng một độ cao.

c) Ứng dụng

- Máy thủy lực.

- Ống đo mực chất lỏng trong các bình kín như bồn chứa những chất tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng Mặt Trời như xăng, dầu, hóa chất...

2. Bài tập nâng cao về bình thông nhau

Bài tập 1: Ba ống giống nhau và thông nhau chứa nước chưa đầy, Đổ vào bên trái một cột dầu cao h₁ = 20 cm và đổ vào bên phải một cột dầu cao h₂ = 25 cm. Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng cao bao nhiêu so với lúc đầu. Biết trọng lượng riêng của nước, dầu lần lượt là d₁ = 10000 N/m³ và d₂ = 8000 N/m³.

Bài giải

Khi chưa đổ nước vào 2 nhánh thì áp suất của 3 nhánh đều bằng nhau nên ta có:

P₁ = p₂ = p₃ 

Khi đổ dầu vào 2 nhánh thì áp suất tổng cộng của 2 cột dầu này gây ra là:

p = d₂ .h₁ + d₂ .h₂ = d₂ (h₁ + h₂ ) = 8000.0,45 = 3600 (N) 

Khi đã ở trạng thái cân bằng thì áp suất ở 3 nhánh lúc này lại bằng nhau nên ta có:

P’₁ = p’₂ = p’₃ = 3600:3 = 1200 (N) 

Do dầu nhẹ hơn nước nên ở nhánh giữa không có dầu và như vậy áp suất do cột nước ở nhánh giữa gây lên so với lúc đầu là:

Vậy mực nước ở nhánh giữa sẽ dân lên thêm 0,12(m)

Bài tập 2: Một ống chữ U có 2 nhánh hình trụ tiết diện khác nhau và chứa thủy ngân. Đổ nước vào nhánh nhỏ đến khi cân bằng thì thấy mực thủy ngân ở 2 nhánh chênh nhau h = 4 cm. Tính chiều cao cột nước cho biết trọng lượng riêng của thủy ngân là d₁ = 136000 N/m , của nước là d₂ = 10000 N/m . Kết quả có thay đổi không nếu đổ nước vào nhánh.

Bài giải

Xét áp suất tại các điểm có mức ngang mặt thủy ngân 

Bên có nhánh nước ở 2 nhánh ta có 

P₁ = p₂ hay d₁ .h = d₂ .d₂ ( h₁ ;h₂ lần lượt là chiều cao của Cột thủy ngân và nước ở nhánh I và II )

Kết quả trên không phụ thuộc việc nước được đổ vào nhánh to hay nhánh nhỏ.

Bài tập 3: Bình A hình trụ tiết diện 8 cm² chứa nước đến độ cao 24 cm. Bình hình trụ B có tiết diện 12 cm² chứa nước đến độ cao 50 cm. Người ta nối chúng thông với nhau ở đáy bằng một ống dẫn nhỏ có dung tích không đáng kể, tìm độ cao cột nước ở mỗi bình. Coi đáy của hai bình ngang nhau.

S₁ = 8 cm² 

H₁ = 24 cm 

S₂ = 12 cm²

H₂ = 50 cm 

H_A = ? 

H_B =?

Bài giải

Khi nối 2 bình bởi một ống có dung tích không đáng kể thì nước từ bình B chảy sang bình A

Thể tích nước chảy từ bình B sang bình A là: V_S = (h₂ – h)S₂

Thể tích nước bình A nhận từ bình B là: V_A = (h – h₁)S₁

Mà V_A = V_B nên ta có (h₂ – h) S₂ = (h – h₁)S₁

Biến đổi ta được:

Vậy độ cao của cột nước trong 2 ống lúc cân bằng là 39,6 (cm)

Bài tập 4: Hai hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lượt là 100 cm² và 200 cm² được nối thông đáy bằng một ống nhỏ qua khoá k như hình vẽ. Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đó đổ 3 lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nước vào bình B. Sau đó mở khoá k để tạo thành một bình thông nhau. Tính độ cao mực chất lỏng ở mỗi bình. Cho biết trọng lượng riêng của.

Bài giải 

Gọi h₁ , h₂ là độ cao mực nước ở bình A và bình B khi đã cân bằng

S_A .h₁ +S_B .h₂ = V₂ →100 .h₁ + 200.h₂ =5,4.10³ (cm³) 

→ h + 2.h = 54 cm (1) 

Áp suất ở đáy hai bình là bằng nhau nên

d₂h₁ + d₁h₃ = d₂h₂ 

10000.h₁ + 8000.30 = 10000.h₂ →h₂ = h₁ + 24 (2) 

Từ (1) và (2) ta suy ra: h₁ + 2(h₁ +24 ) = 54

→h₁ = 2 cm 

→h₂ = 26 cm