📖 Bài 15: Áp suất trên một bề mặt - lớp 8

I – Áp lực là gì?

• Khái niệm: Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.
• Ví dụ thực tế:
  • Người đứng trên sân trường gây ra áp lực lên mặt sân.
  • Ô tô đậu trong bãi đỗ xe gây áp lực lên mặt đường.
  • Bàn ghế trong lớp học gây áp lực lên mặt sàn.
• Cách nhận biết: Để xác định một lực có phải là áp lực hay không, ta cần xem lực đó có tác dụng ép lên một bề mặt và phương của nó có vuông góc với bề mặt đó hay không.

-Hình minh họa áp lực của người lên sợi dây và áp lực của thùng hàng lên mặt sàn Hình 15.1: Phân biệt áp lực trong các tình huống thực tế.

II – Áp suất

1. Khái niệm áp suất

• Áp suất sinh ra khi có áp lực tác dụng lên một diện tích bề mặt.
• Độ lún của một vật trên bề mặt phụ thuộc vào hai yếu tố: độ lớn của áp lực (F) và diện tích bị ép (S).

2. Công thức tính áp suất Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép: $$p = \frac{F}{S}$$ Trong đó:

• $p$: là áp suất.
• $F$: là áp lực tác dụng lên mặt bị ép, đơn vị là Newton (N).
• $S$: là diện tích bị ép, đơn vị là mét vuông ($m^2$).

3. Đơn vị đo áp suất

• Đơn vị chuẩn: Pascal (Pa). $1\ Pa = 1\ N/m^2$.
• Các đơn vị khác: Atmôtphe (atm), Milimét thuỷ ngân (mmHg), Bar.
  • $1\ atm = 1,013 \cdot 10^5\ Pa$.
  • $1\ Bar = 10^5\ Pa$.

EM ĐÃ HỌC

• Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.
• Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.
• Công thức: $p = F/S$.

EM CÓ THỂ (Ứng dụng thực tế chi tiết)

Việc tăng hoặc giảm áp suất có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống dựa trên việc thay đổi áp lực (F) hoặc diện tích bị ép (S):

• Tại sao ống hút cắm vào hộp sữa có một đầu nhọn? Đầu nhọn giúp giảm diện tích bị ép (S). Với cùng một lực tay ấn (F), diện tích S nhỏ sẽ tạo ra áp suất (p) rất lớn, giúp đầu ống hút xuyên qua lớp màng bọc dễ dàng.
• Xây móng nhà: Các kiến trúc sư luôn thiết kế móng nhà có diện tích bề mặt lớn để giảm áp suất tác dụng lên nền đất, giúp công trình không bị lún, sụt.
• Dụng cụ cắt gọt: Dao, kéo, rìu thường được mài sắc (làm mỏng lưỡi) để giảm diện tích bị ép S, từ đó tăng áp suất giúp việc cắt thái rau củ hay chẻ củi trở nên nhẹ nhàng hơn.
• Xe tăng và máy xúc: Những cỗ máy cực nặng này sử dụng bánh xích có diện tích tiếp xúc rất lớn để giảm áp suất lên mặt đất, giúp chúng có thể di chuyển trên đất mềm hoặc sình lầy mà không bị sa lầy.

BÀI TẬP LIÊN QUAN

Câu 1: Một xe tăng có trọng lượng $350,000\ N$. Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đường là $1,5\ m^2$?

• Giải: $p = F/S = 350,000 / 1,5 \approx 233,333,3\ (Pa)$.

Câu 2: Tại sao khi đóng một chiếc cọc xuống đất, người ta thường vót nhọn đầu cọc?

• Giải thích: Vót nhọn để giảm diện tích bị ép (S), giúp tăng áp suất (p) lên mặt đất, làm cọc lún xuống dễ dàng hơn.

Câu 3: Một người có khối lượng $60\ kg$ ($F \approx 600\ N$) đứng trên diện tích sàn là $0,03\ m^2$. Tính áp suất người đó tác dụng lên sàn?

• Giải: $p = 600 / 0,03 = 20,000\ (Pa)$.

Câu 4: Để ô tô có thể vượt qua vùng đất sụt lún, người ta thường lót những tấm ván rộng dưới bánh xe. Hãy giải thích tại sao?

• Giải thích: Việc lót ván rộng giúp tăng diện tích tiếp xúc (S), làm giảm áp suất (p) tác dụng lên mặt đất, ngăn xe bị lún sâu.

Câu 5: Cá sấu có hàm răng rất nhọn. Điều này giúp gì cho nó khi săn mồi?

• Giải thích: Răng nhọn có diện tích tiếp xúc S rất nhỏ, tạo ra áp suất p cực lớn tại các đầu răng khi cắn, giúp cá sấu dễ dàng xuyên thủng con mồi.