Độ sâu của nước trong một bể bơi thay đổi trong khoảng từ 0,8 m đến 2,4 m

Giải Vật lí 10 Cánh diều Bài tập chủ đề 2

Câu hỏi 7 trang 77 Vật lí 10:

Độ sâu của nước trong một bể bơi thay đổi trong khoảng từ 0,8 m đến 2,4 m. Khối lượng riêng của nước = 1,00.10³ kg/m³ và áp suất khí quyển là 1,01.10⁵ Pa.

a) Tính áp suất lớn nhất tác dụng lên mỗi điểm ở đáy bể bơi.

b) Ở đáy bể có một nắp ống thoát nước hình tròn, bán kính 10,0 cm. Tính lực cần thiết để nhấc nắp này lên, bỏ qua trọng lượng của nắp.

c) Từ kết quả ở câu b, hãy đề xuất phương án bố trí ống thoát nước của bể bơi để có thể thoát nước dễ dàng hơn.

Lời giải:

a) Áp suất lớn nhất tác dụng lên một điểm ở đáy bể bơi là nơi mực nước sâu 2,4 m.  Áp dụng công thức tính áp suất:

p = p₀ + ρgh = 1,01.10⁵ + 1,00.10³.10.2,4 = 1,25.10⁵ (Pa)

b) Lực cần thiết để nhấc nắp lên phải thắng được lực do nước tác dụng lên nắp.

F = p.S = 1,25.10⁵.(π.r²) = 1,25.10⁵.π.0,1² = 3925 N.

c) Để thoát nước dễ dàng hơn, nên bố trí ống thoát nước ở bên thành bể, làm hệ thống ống có thông hơi với khí quyển, như vậy chỉ cần tác dụng lực để kéo nắp ra là:

F’ = ρgh.S =  1,00.10³.10.2,4. π.0,1² = 753,6 N.