Trả lời nhanh
Đáp án đúng là p = F/S. Áp suất được định nghĩa là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép, nên ta lấy áp lực F (đơn vị N) chia cho diện tích bị ép S (đơn vị m²). Kết quả có đơn vị N/m², gọi là pascal (Pa).
Đề bài và các phương án
Câu hỏi: Công thức nào sau đây là công thức tính áp suất (p: áp suất, F: áp lực, S: diện tích bị ép, d: trọng lượng riêng, V: thể tích)?
- A. p = F/S
- B. p = F.S
- C. p = P/S (P là trọng lượng của vật)
- D. p = d.V
Chọn A.
Vì sao p = F/S?
Áp suất cho biết tác dụng của áp lực mạnh hay yếu trên mỗi mét vuông mặt bị ép. Cùng một áp lực, diện tích càng nhỏ thì tác dụng càng mạnh, nghĩa là áp suất tỉ lệ thuận với F và tỉ lệ nghịch với S. Chỉ có dạng phân số F/S thể hiện đúng hai mối quan hệ này.
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị |
|---|---|---|
| Áp suất | p | pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m² |
| Áp lực (lực ép vuông góc với mặt bị ép) | F | niutơn (N) |
| Diện tích bị ép | S | mét vuông (m²) |
Loại trừ từng phương án sai
- B. p = F.S: sai vì nhân thì diện tích càng lớn áp suất càng lớn, trái với thực tế (dao sắc, mũi kim cắt hay đâm tốt vì diện tích nhỏ). Đơn vị N.m² cũng không phải Pa.
- C. p = P/S: chỉ đúng trong trường hợp đặc biệt, khi vật đặt trên mặt phẳng nằm ngang và áp lực đúng bằng trọng lượng (F = P). Đây không phải công thức tổng quát vì áp lực không phải lúc nào cũng là trọng lượng (ví dụ ấn tay vào tường, đóng đinh bằng búa).
- D. p = d.V: d.V là trọng lượng của vật có thể tích V và trọng lượng riêng d (P = d.V), tức là một lực chứ không phải áp suất.
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: nhớ đơn vị Pa = N/m², “N trên m²” chính là “F trên S”.
- Lỗi 1: nhầm áp lực với trọng lượng. Áp lực là lực ép vuông góc lên mặt bị ép.
- Lỗi 2: quên đổi diện tích về m². Ví dụ 1 cm² = 10-4 m², 1 mm² = 10-6 m².
- Lỗi 3: khi người đứng bằng hai chân, tính S của cả hai bàn chân; nhấc một chân thì S giảm một nửa, áp suất tăng gấp đôi.
Ví dụ minh hoạ
Một bạn học sinh có khối lượng 45 kg đứng trên sàn nằm ngang, diện tích tiếp xúc của hai bàn chân là 0,03 m². Lấy g = 10 m/s² (đây là số liệu tự đặt để minh hoạ).
- Áp lực bằng trọng lượng: F = P = 10 × 45 = 450 N.
- Áp suất: p = F/S = 450 / 0,03 = 15 000 Pa.
- Nếu bạn nhấc một chân (S = 0,015 m²): p = 450 / 0,015 = 30 000 Pa, gấp đôi.
Bài tập luyện tập
- Một thùng hàng có trọng lượng 200 N đặt trên mặt bàn nằm ngang, diện tích tiếp xúc 0,5 m². Tính áp suất.
Đáp án: p = 200 / 0,5 = 400 Pa. - Áp suất tác dụng lên mặt sàn là 8 000 Pa, diện tích bị ép 0,25 m². Tính áp lực.
Đáp án: F = p.S = 8 000 × 0,25 = 2 000 N. - Một chiếc đinh ghim chịu lực ấn 5 N, diện tích mũi nhọn 0,5 mm². Tính áp suất của mũi ghim lên tường.
Đáp án: S = 0,5 × 10-6 m², p = 5 / (0,5 × 10-6) = 107 Pa.
Ứng dụng trong đời sống
Muốn tăng áp suất, ta tăng áp lực hoặc giảm diện tích bị ép: mài sắc dao, làm mũi kim nhọn. Muốn giảm áp suất, ta tăng diện tích bị ép: xe tăng dùng bánh xích bản rộng, móng nhà xây to bản, giày đi tuyết có đế rộng.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính áp suất là gì?
p = F/S, trong đó p là áp suất (Pa), F là áp lực (N) và S là diện tích bị ép (m²).
Đơn vị của áp suất là gì?
Đơn vị là pascal (Pa), với 1 Pa = 1 N/m². Ngoài ra còn dùng kPa, MPa, atm, mmHg trong một số trường hợp.
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 không chịu thêm lực nào khác thì áp lực mới có độ lớn bằng trọng lượng.
Làm sao tăng áp suất mà không đổi áp lực?
Giảm diện tích bị ép S. Vì p = F/S nên S nhỏ đi thì p lớn lên, như khi mài nhọn mũi dao hay mũi đinh.