Trả lời nhanh
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. Lí do nằm ở công thức p = F/S: áp suất tỉ lệ thuận với áp lực F và tỉ lệ nghịch với diện tích bị ép S. Phương án nào nói “tăng áp suất bằng cách giảm áp lực” hay “giảm áp suất bằng cách giảm diện tích bị ép” là phương án sai.
Áp suất là gì và vì sao có hai yếu tố?
Áp suất cho biết áp lực tác dụng lên mỗi đơn vị diện tích mặt bị ép lớn hay nhỏ. Công thức:
p = F / S, trong đó p là áp suất (Pa, tức N/m2), F là áp lực (N) và S là diện tích mặt bị ép (m2).
Từ công thức, em chỉ cần xét hai đại lượng F và S để biết áp suất đổi thế nào. Không cần học thuộc lòng bốn câu, chỉ cần nhớ “F ở trên, S ở dưới”.
Bảng tăng – giảm áp suất
| Muốn | Cách làm đúng | Ví dụ trong đời sống |
|---|---|---|
| Tăng áp suất | Tăng F, giữ nguyên S | Ấn mạnh tay hơn xuống mặt bàn |
| Tăng áp suất | Giảm S, giữ nguyên F | Mài nhọn mũi dao, mũi kim, đầu đinh |
| Giảm áp suất | Giảm F, giữ nguyên S | Bớt hàng trên xe để xe đỡ lún đường |
| Giảm áp suất | Tăng S, giữ nguyên F | Bánh xích máy kéo, đế giày đi tuyết, nền móng nhà rộng |
Ví dụ có số để thấy rõ
Một viên gạch nặng 20 N có kích thước 20 cm × 10 cm × 5 cm. Hãy so sánh áp suất khi đặt nằm và khi dựng đứng.
- Đặt nằm: S = 20 × 10 = 200 cm2 = 0,02 m2, nên p = 20 / 0,02 = 1000 Pa.
- Dựng đứng: S = 10 × 5 = 50 cm2 = 0,005 m2, nên p = 20 / 0,005 = 4000 Pa.
Áp lực không đổi (vẫn bằng trọng lượng viên gạch) nhưng diện tích bị ép giảm 4 lần nên áp suất tăng 4 lần. Đây chính là cách “giảm S để tăng p”.
Cách loại trừ phương án sai trong bài trắc nghiệm
Đề thường xuất hiện dưới dạng “Cách nào sau đây KHÔNG đúng?”. Em làm theo ba bước ngắn.
- Gạch chân xem đề hỏi tăng hay giảm áp suất, và hỏi cách đúng hay cách sai.
- Với mỗi phương án, xác định đại lượng nào thay đổi: F hay S, tăng hay giảm.
- Dùng quy tắc: F cùng chiều với p, S ngược chiều với p. Phương án nào làm F và S đổi “sai chiều” thì loại.
Ví dụ: một phương án nói “muốn tăng áp suất thì giảm áp lực và tăng diện tích bị ép”. Cả hai thay đổi đều làm p nhỏ đi, trái với yêu cầu tăng, nên đó là phương án sai.
Lỗi sai hay gặp
- Nhầm áp lực với áp suất. Áp lực đo bằng N, áp suất đo bằng Pa.
- Quên đổi đơn vị diện tích về m2 khi tính. 1 cm2 = 0,0001 m2.
- Cho rằng “diện tích lớn thì áp suất lớn”. Ngược lại, với cùng áp lực, diện tích càng lớn áp suất càng nhỏ.
- Quên rằng đổi cả F và S cùng lúc thì phải xét tỉ số. Ví dụ F tăng 2 lần, S tăng 2 lần thì p không đổi.
Luyện tập có đáp án
Câu 1. Vì sao lưỡi dao sắc cắt ngọt hơn lưỡi dao cùn?
Đáp án: Lưỡi sắc có diện tích tiếp xúc rất nhỏ, với cùng một lực ấn, áp suất lên vật cần cắt lớn hơn nhiều.
Câu 2. Một người nặng 600 N đứng trên hai bàn chân, mỗi bàn chân tiếp xúc 150 cm2. Tính áp suất lên mặt đất.
Đáp án: S = 2 × 150 = 300 cm2 = 0,03 m2; p = 600 / 0,03 = 20 000 Pa.
Câu 3. Khi người đó co một chân, áp suất thay đổi thế nào?
Đáp án: S giảm một nửa còn 0,015 m2, F giữ nguyên nên p = 40 000 Pa, tăng gấp đôi.
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) vuông góc với mặt bị ép và S là diện tích mặt bị ép (m²).
Đơn vị của áp suất là gì?
Đơn vị là paxcan (Pa), với 1 Pa = 1 N/m². Ngoài ra còn dùng kPa, atm, mmHg trong một số trường hợp.
Vì sao xe tăng dùng bánh xích?
Bánh xích làm tăng diện tích tiếp xúc với mặt đất, nên áp suất của xe lên đất giảm, xe ít bị lún khi chạy trên nền đất mềm.
Vì sao đầu đinh nhọn dễ đóng vào tường hơn?
Đầu nhọn có diện tích tiếp xúc rất nhỏ, nên với cùng lực đóng, áp suất lên tường rất lớn và đinh dễ xuyên vào.