Một hình trụ tròn không nắp thẳng đứng cao 1m, chứa đầy chất lỏng. Cho bình quay quanh trục của nó với vận tốc góc không đổi sao cho thể tích chất lỏng còn lại trong bình bằng 2/3 thể tích ban đầu. Áp suất tại một điểm A trên thành bình so với lúc bình đứng yên sẽ:
Trả lời:
Đáp án đúng: C
Khi bình trụ quay, mặt thoáng của chất lỏng sẽ tạo thành một paraboloid tròn xoay. Thể tích chất lỏng còn lại trong bình là 2/3 thể tích ban đầu, điều này có nghĩa là một phần chất lỏng đã bị đẩy ra ngoài do lực ly tâm.
Áp suất tại một điểm trong chất lỏng chịu ảnh hưởng của hai yếu tố chính:
1. **Áp suất thủy tĩnh:** Do trọng lượng của chất lỏng phía trên điểm đó gây ra. Khi bình quay, mặt thoáng chất lỏng hạ xuống gần trục quay và dâng lên gần thành bình. Do đó, áp suất thủy tĩnh tại điểm A trên thành bình có thể thay đổi.
2. **Áp suất do gia tốc:** Khi chất lỏng quay, nó chịu tác dụng của gia tốc hướng tâm. Gia tốc này tạo ra một gradient áp suất hướng từ trục quay ra phía thành bình. Do đó, áp suất tại thành bình sẽ tăng lên so với khi bình đứng yên.
Vì chất lỏng đã bị văng ra ngoài nên độ cao cột chất lỏng giảm xuống, áp suất thủy tĩnh có xu hướng giảm. Tuy nhiên, áp suất do gia tốc hướng tâm tăng lên đáng kể. Tổng áp suất tại điểm A trên thành bình sẽ là tổng của hai thành phần này. Trong trường hợp này, sự gia tăng áp suất do gia tốc hướng tâm thường lớn hơn sự giảm áp suất thủy tĩnh do chất lỏng bị văng ra ngoài. Vì vậy, áp suất tại điểm A sẽ tăng lên.