CHƯƠNG III: KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ÁP SUẤT

BÀI 15: ÁP SUẤT TRÊN MỘT BỀ MẶT

1. NHẬN BIẾT 

Câu 1: Áp lực là gì? Lấy ví dụ minh họa?

Giải:

Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép

VD: 

Lực của ngón tay tác dụng lên mũ đinh.

Lực của máy nén tác dụng lên mặt đường.

Câu 2: Khi đoàn tàu đang chuyển động trên đường nằm ngang thì áp lực có độ lớn bằng lực nào?

Giải:

Khi đoàn tàu đang chuyển động trên đường nằm ngang thì áp lực có độ lớn bằng trọng lực của tàu vì khi đó trọng lực vuông góc với mặt bị ép, lực ma sát và lực kéo có phương song song với mặt bị ép

Câu 3: Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào điều gì? Đơn vị của áp lực là?

Giải:

Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào độ lớn của áp lực và diện tích mặt bị ép.

Đơn vị của áp lực là Niutơn (N)

Câu 4: Khi nhúng một khối lập phương vào nước, mặt nào của khối lập phương chịu áp lực lớn nhất của nước?

Giải:

Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Khi nhúng một khối lập phương vào nước, mặt dưới của khối lập phương chịu áp lực lớn nhất của nước.

Câu 5: Viết công thức tính áp suất? Chỉ ra các đại lượng có trong công thức và nêu rõ đơn vị của từng đại lượng?

Giải:

Công thức tính áp suất

p = FS

Trong đó  p là áp suất (N/m2) = Pa

                F là lực tác dụng lên vật (N)

                S là diện tích bị ép (m2)

2. THÔNG HIỂU 

Câu 1: Cho hình vẽ bên, trường hợp nào áp suất tác dụng lên sàn lớn nhất? Các trường hợp được tính từ trái qua phải.

Giải:

Trường hợp 4 áp suất tác dụng lên sàn lớn nhất

Câu 2: Cùng một lực như nhau tác dụng lên hai vật khác nhau. Diện tích tác dụng của lực lên vật A lớn gấp đôi diện tích lực tác dụng lên vật B.

Giải:

Ta có: áp suất p = FS

Theo đầu bài ta có: SA = 2SB

Ta suy ra: pApB = SBSA = 12 => pA = 12 pB

Câu 3: Vì sao móng nhà phải xây rộng bản hơn tường?

Giải:

Móng nhà phải xây rộng bản hơn tường vì để giảm áp suất tác dụng lên mặt đất

Câu 4: Khi đóng đinh vào tường ta thường đóng mũi đinh vào tường mà không đóng mũ (tai) đinh vào. Tại sao vậy?

Giải:

Khi đóng đinh vào tường ta thường đóng mũi đinh vào tường mà không đóng mũ (tai) đinh vào

Vì: Mũi đinh có diện tích nhỏ nên với cùng áp lực thì có thể gây ra áp suất lớn nên đinh dễ vào hơn.

Câu 5: Khi nằm trên đệm mút ta thấy êm hơn khi nằm trên phản gỗ. Tại sao vậy?

Giải:

- Trọng lượng của người là không đổi nên áp lực do người tác dụng vào đệm, phản gỗ là như nhau. Do đó độ lớn phản lực (áp lực) mà phản gỗ, đệm tác dụng vào người cũng bằng nhau.

- Tuy nhiên khi nằm đệm thì do đệm có thể biến dạng (ôm theo thân người) nên diện tích tiếp xúc với thân người tăng (lớn hơn khi người nằm trên phản gỗ) do đó áp suất tác dụng lên thân người giảm và ta cảm thấy êm hơn.

3. VẬN DỤNG 

Câu 1: Một khối sắt đặc hình hộp chữ nhật, có kích thước các cạnh tương ứng là 50 cm x 30cm x 15cm. Hỏi người ta phải đặt khối sắt đó như thế nào để áp suất của nó gây lên mặt sàn là 39 000 N/m2. Biết khối lượng riêng của sắt là 7800 kg/m3.

Giải:

Thể tích của khối sắt là:

V = 50.35.15 = 22500 cm3 = 225.10-4 m3

Trọng lượng của khối sắt là:

P = 10.D.V = 10.7800.225.10-4 = 1755 N

Diện tích mặt bị ép là:

p = FS => S = Fp = Pp = 175539000 = 0,045m2

Khi đặt đứng khối sắt thì diện tích mặt bị ép:

Sđ = 30.15 = 450 cm3 = 0,045 m2

Ta thấy S = Sđ

Vậy người ta phải đặt đứng khối sắt để áp suất của nó gây lên mặt sàn là 39000 N/m2

Câu 2: Vật thứ nhất có khối lượng m1 = 0,5 kg, vật thứ hai có khối lượng 1kg. Hãy so sánh áp suất p1 và p2 của hai vật trên mặt sàn nằm ngang.

Giải:

Ta có: áp suất p = FS

Để so sánh áp suất của hai vật ta cần biết áp lực và diện tích bị ép

Theo đầu bài ta mới chỉ xác định được áp lực tác dụng lên hai vật mà chưa xác

định được diện tích bị ép của mỗi vật

=> Không so sánh áp lực của hai vật được.

Câu 3: Một người tác dụng lên mặt sàn một áp suất 1,7.104N/m2. Diện tích của bàn chân tiếp xúc với mặt sàn là 0,03m2. Trọng lượng của người đó là:

Giải:

Trọng lượng của người bằng áp lực của người đó tác dụng lên mặt sàn:

P = F = p.S = 1,7.104 N/m2.0,03m2 = 510N

Vì P = 10.m nên khối lượng của người là:

m = P10 = 51010 = 51(kg)

Câu 4: Biết thầy Giang có khối lượng 60 kg, diện tích một bàn chân là 30 cm2. Tính áp suất thầy Giang tác dụng lên sàn khi đứng cả hai chân.

Giải:

Áp lực tác dụng lên sàn là:

F = 10m = 10.60 = 600 N

Diện tích 2 bàn chân là:

S = 2.30 = 60 cm2 = 60.10-4 m2

Áp suất tác dụng lên sàn là:

p = FS = 60060.10-4   = 100000 Pa

Câu 5: Một máy đánh ruộng có khối lượng 1 tấn, để máy chạy được trên nền đất ruộng thì áp suất máy tácdụng lên đất là 10.000 Pa. Hỏi diện tích 1 bánh của máy đánh phải tiếp xúc với ruộng là?

Giải:

Ta có:

+ Trọng lực của máy cày: P = 103 .10 = 104 N

+ Áp suất: p = FS → S = Pp   = 10410000   = 1m2

4. VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Một hình hộp chữ nhật có kích thước 20cm x 10cm x 5cm được đặt trên mặt bàn nằm ngang.Biết trọng lượng riêng của chất làm nên vật là d = 2.104 N/m3. Áp suất lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên mặt bàn là bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2.

Giải:

Ta có

+ Trọng lượng riêng của vật

d = PV → P = dV = 2.104.(20.10.5.10-6) = 20N

+ Áp suất của vật:  p = FS

- áp suất nhỏ nhất khi diện tích tiếp bị ép lớn nhất:

Ta có: Smax = 20.10.10−4 = 0,02m2

→ pmin = PSmax = 200,02 = 1000Pa 

- áp suất lớn nhất khi diện tích bị ép nhỏ nhất:

Ta có: Smin = 10.5.10−4 = 5.10−3m2

→ pmax = PSmin = 205.10-3 = 4000Pa 

Câu 2: Đặt một bao gạo 60kg lên một ghết 4 chân có khối lượng 4kg. Diện tích tiếp xúc với mặt đất của mỗi chân ghế là 8cm2. Áp suất mà gạo và ghế tác dụng lên mặt đất là?

Giải:

Ta có:

Diện tích mặt bị ép gồm diện tích của 4 chân ghế: S = 4.8.10−4 = 3,2.10−3m2 

Tổng khối lượng của gạo và ghế: m = mgao + mghe = 60 + 4 = 64kg 

Áp lực của cả gạo và ghế tác dụng lên mặt đất là: P = 10m = 10.64 = 640N 

Áp suất mà cả gạo và ghế tác dụng lên mặt đất là: 

p = PS = 6403,2.10-3 = 200000N/m2

Câu 3: Một xe contener có trọng lượng 26000N. Tính áp suất của xe lên mặt đường, biết diện tích tiếp xúc với mặt đất là 130dm2. Hãy so sánh áp suất đó với áp suất của một người nặng 45kg có diện tích tiếp xúc 2 bàn chân với mặt đất là 200cm2.

Giải:

Áp suất của xe tăng lên mặt đường:

p1=F1S1=260001,2 = 21666,67(Pa)

Áp lực của người lên mặt đất là:

P2 = F2 = 10.m2 = 10.45 = 450(N)

Áp suất của người lên mặt đất là:

p2=F2S2=4500,02 = 22500(Pa)

• p1 < p2

Vậy áp suất của người lớn hơn của xe contener