Trả lời nhanh
Công thức tính áp suất là p = F/S. Trong đó p là áp suất (đơn vị pascal, Pa, 1 Pa = 1 N/m²), F là áp lực tác dụng vuông góc lên mặt bị ép (N), S là diện tích mặt bị ép (m²). Các dạng như p = S/F là viết ngược, sai đơn vị. Áp suất càng lớn khi áp lực càng lớn và diện tích bị ép càng nhỏ.
Ý nghĩa các đại lượng trong công thức p = F/S
| Kí hiệu | Tên đại lượng | Đơn vị |
|---|---|---|
| p | Áp suất | pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m² |
| F | Áp lực (lực ép vuông góc với mặt bị ép) | niutơn (N) |
| S | Diện tích mặt bị ép (diện tích tiếp xúc) | mét vuông (m²) |
Áp suất cho biết tác dụng của áp lực trên một đơn vị diện tích. Nói cách khác, 1 Pa nghĩa là mỗi mét vuông mặt bị ép chịu một áp lực 1 N.
Các dạng biến đổi của công thức
- Tính áp suất: p = F/S
- Tính áp lực: F = p.S
- Tính diện tích bị ép: S = F/p
Mẹo nhớ: vẽ tam giác chia ba phần, F ở trên, p và S ở dưới. Che đại lượng cần tìm: che p thì còn F trên S; che F thì còn p nhân S; che S thì còn F trên p.
Vì sao p = F/S mà không phải p = S/F?
Áp suất tỉ lệ thuận với áp lực và tỉ lệ nghịch với diện tích. Cùng một áp lực, diện tích càng nhỏ thì áp suất càng lớn, nên S phải nằm ở mẫu số. Nếu viết p = S/F thì đơn vị thành m²/N, không phải Pa, nên chắc chắn sai.
Một lỗi dễ gặp khác là nhầm áp lực F với trọng lượng P. Chỉ khi vật đặt trên mặt phẳng nằm ngang và không có lực nào khác ép thêm thì áp lực mới có độ lớn bằng trọng lượng (F = P = 10m). Khi mặt phẳng nghiêng hoặc có lực ép thêm, hai đại lượng này khác nhau.
Cách đổi đơn vị trước khi tính
- 1 cm² = 0,0001 m² (tức 10-4 m²)
- 1 dm² = 0,01 m²
- 1 kPa = 1000 Pa
- 1 N/cm² = 10 000 Pa
Hãy đổi diện tích về m² và lực về N rồi mới thay vào công thức để kết quả ra Pa.
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Một bạn học sinh nặng 45 kg đứng thẳng, diện tích tiếp xúc của hai bàn chân với sàn là 300 cm². Tính áp suất bạn tác dụng lên sàn.
- Áp lực: F = P = 10.45 = 450 N
- Diện tích: S = 300 cm² = 0,03 m²
- Áp suất: p = F/S = 450 : 0,03 = 15 000 Pa
Ví dụ 2. Dùng ngón tay ấn một chiếc đinh với lực 30 N. Đầu nhọn có diện tích 0,01 mm² (tức 10-8 m²), mũ đinh có diện tích 1 cm² (10-4 m²). So sánh áp suất ở hai đầu.
- Ở mũ đinh: p = 30 : 10-4 = 300 000 Pa
- Ở đầu nhọn: p = 30 : 10-8 = 3 000 000 000 Pa
Cùng một áp lực nhưng đầu nhọn có diện tích nhỏ hơn 10 000 lần nên áp suất lớn hơn 10 000 lần. Vì vậy đinh đóng được vào gỗ còn mũ đinh thì không làm đau tay.
Ứng dụng trong đời sống
- Muốn tăng áp suất: giảm diện tích bị ép, ví dụ mài sắc lưỡi dao, kéo, mũi khoan, mũi kim.
- Muốn giảm áp suất: tăng diện tích bị ép, ví dụ xe tăng dùng bánh xích bản rộng, móng nhà xây rộng hơn tường, giày đi tuyết có đế to.
Lưu ý phạm vi áp dụng
Công thức p = F/S dùng cho áp suất do áp lực của vật rắn gây ra trên mặt tiếp xúc. Với chất lỏng đứng yên, áp suất tại độ sâu h được tính bằng p = d.h (d là trọng lượng riêng của chất lỏng). Hai công thức này khác nhau, đừng dùng lẫn.
Bài tập tự luyện (có đáp án)
- Một thùng hàng nặng 600 N đặt trên sàn, diện tích đáy thùng là 0,5 m². Tính áp suất thùng gây ra trên sàn.
Đáp án: p = 600 : 0,5 = 1200 Pa. - Một vật gây áp suất 20 000 Pa lên mặt bàn có diện tích tiếp xúc 0,03 m². Tính áp lực của vật lên bàn.
Đáp án: F = p.S = 20 000 . 0,03 = 600 N. - Một áp lực 90 N gây ra áp suất 15 000 Pa. Tính diện tích bị ép, ra cm².
Đáp án: S = 90 : 15 000 = 0,006 m² = 60 cm².
Tóm tắt
- Công thức đúng: p = F/S; đơn vị Pa = N/m².
- F tăng thì p tăng; S tăng thì p giảm.
- Luôn đổi diện tích về m² trước khi tính.
- Đừng nhầm áp lực với trọng lượng trong mọi trường hợp.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính áp suất là gì?
Công thức tính áp suất là p = F/S, với p là áp suất (Pa), F là áp lực (N) và S là diện tích mặt bị ép (m²).
Đơn vị của áp suất là gì?
Đơn vị là pascal, kí hiệu Pa, với 1 Pa = 1 N/m². Ngoài ra còn dùng kPa (1 kPa = 1000 Pa) và N/cm².
Áp lực khác trọng lượng như thế nào?
Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Trọng lượng là lực hút của Trái Đất. Chỉ khi vật nằm trên mặt phẳng ngang và không có lực ép thêm thì áp lực mới bằng trọng lượng.
Làm thế nào để tăng hoặc giảm áp suất?
Muốn tăng áp suất thì tăng áp lực hoặc giảm diện tích bị ép. Muốn giảm áp suất thì giảm áp lực hoặc tăng diện tích bị ép.