Lý thuyết và phương pháp giải bài tập về áp suất môn Vật Lý 8 năm 2021-2022

1.1. Áp lực. Áp suất

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

Để xác định tác dụng của áp lực lên mặt bị ép, người ta đưa ra khái niệm 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 có diện tích là S.

Khi người đứng trên sàn thì có một áp lực do người tác dụng lên sàn. Lực ép này vuông góc với mặt sàn.

1.2. Áp suất chất lỏng – Bình thông nhau

Áp suất chất lỏng

Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó.

Áp suất chất lỏng thay đổi theo độ sâu:

\(p=d.h\)

Trong đó h là độ sâu tính từ điểm tính áp suất tới mặt thoáng của chất lỏng, d là trọng lượng riêng của chất lỏng.

Bình thông nhau

Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh khác nhau đều ở cùng một độ cao.

Máy nén thủy lực

Máy thủy lực có cấu tạo gồm hai xi lanh, một to, một nhỏ, được nối thông với nhau. Trong hai xi lanh có chứa đầy chất lỏng, thường là dầu. Hai xi lanh được đậy kín bằng hai pít-tông.

Khi tác dụng một lực đẩy f lên pít-tông nhỏ có diện tích s, lực này gây áp suất p = f/s lên chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền nguyên vẹn tới pít-tông lớn có diện tích S và gây nên lực nâng F lên pít-tông này. Từ đó ta có:

\(\frac{F}{f}=\frac{S}{s}\)

Nếu đơn vị lực là niutơn (N), đơn vị diện tích là mét vuông (m²) thì đơn vị của áp suất là niutơn trên mét vuông (N/m²), còn gọi là paxcan, kí hiệu là Pa: 1 Pa = 1 N/m²

Ta thấy diện tích S lớn hơn diện tích s bao nhiêu lần thì lực F sẽ lớn hơn lực f bấy nhiêu lần. Nhờ đó mà ta có thể dùng tay để nâng cả một chiếc ô tô. Người ta còn dùng máy thủy lực để nén các vật.

1.3. Áp suất khí quyển

Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển theo mọi phương.

Áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xen-li, do đó người ta thường dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí quyển.

Khi ta hút một hộp sữa, nếu hút hết sữa thì càng hút hộp sữa càng bị bẹp theo nhiều phía. Nguyên nhân chính là do áp suất khí quyển áp lên hộp sữa theo mọi phía.

Càng lên cao không khí càng loãng nên áp suất khí quyển càng giảm.

Bước 1: Xác định lực gây áp suất và diện tích bề mặt bị ép bởi áp lực.

Chú ý: Áp lực của một vật đặt trên mặt phẳng lên mặt phẳng đó có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Bước 2: Áp dụng công thức tính áp suất

\(p=\frac{F}{S}\)

Ví dụ: Một lọ hoa có khối lượng 500g được đặt trên bàn. Tính áp lực của lọ hoa lên mặt bàn?

Hướng dẫn giải

Đổi 500g = 0,5kg.

Áp lực của lọ hoa tác dụng lên mặt bàn bằng với trọng lượng của lọ hoa:

\(F=P=10.m=10.0,5=5\left( N \right)\)

Ví dụ 1: 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 tác dụng của lực lên vật B. Chọn khẳng định đúng.

A. Áp suất tác dụng lên vật A lớn gấp đôi áp suất tác dụng lên vật B.

B. Áp suất tác dụng lên vật B lớn gấp đôi áp suất tác dụng lên vật A.

C. Áp suất tác dụng lên hai vật như nhau.

D. Áp suất tác dụng lên vật A lớn gấp bốn lần áp suất tác dụng lên vật B.

Hướng dẫn giải

Áp suất tác dụng lên vật có biểu thức: \(p=\frac{F}{S}\).

Hai vật A và B chịu tác dụng của cùng một lực như nhau \({{F}_{A}}={{F}_{B}}=F\). Nhưng diện tích tác dụng của lực lên vật A lớn gấp đôi diện tích lực tác dụng lên vật B, tức là: \({{S}_{A}}=2{{S}_{B}}\). Ta có:

Áp suất tác dụng lên vật B là: \({{p}_{B}}=\frac{F}{{{S}_{B}}}\)

Áp suất tác dụng lên vật A là: \({{p}_{A}}=\frac{F}{{{S}_{A}}}=\frac{F}{2.{{S}_{B}}}=\frac{1}{2}.{{p}_{B}}\)

Như vậy, áp suất tác dụng lên vật B lớn gấp đôi áp suất tác dụng lên vật A.

Chọn B.

Mẹo: Để so sánh áp suất, ta lập biểu thức tính áp suất của hai vật rồi chia về để so sánh các đại lượng đã biết.

Ví dụ 2: Cho các hình vẽ sau, trường hợp nào áp suất tác dụng lên sàn lớn nhất:

A. Hình 1                           B. Hình 2                           C. Hình 3                           D. Hình 4

Hướng dẫn giải

Công thức áp suất tác dụng lên sàn là: \(p=\frac{F}{S}\)

Vì áp lực của viên gạch lên sàn nhà không đổi (luôn bằng trọng lượng của viên gạch) nên áp suất lớn nhất khi có áp lực F lớn nhất và tiết diện S nhỏ nhất.

- Hình 1 và hình 2 dùng một hộp nên áp lực gây ra nhỏ hơn dùng 2 hộp trong hình 3 và hình 4.

- Hình 4 có diện tích tiếp xúc nhỏ hơn hình 3 nên ở hình 4 vật vừa có áp lực F lớn nhất vừa có tiết diện S nhỏ nhất nên áp suất gây ra lớn nhất.

- Hình 4 vật có tiết diện nhỏ và áp lực lớn nên áp suất vật tác dụng lên sàn lớn nhất.

Chọn D.

Ví dụ 3: Một bao gạo nặng 50 kg được đặt lên một cái bàn ghế 5 kg, ghế có 4 chân. Diện tích tiếp xúc của mỗi chân với mặt đất là 2 cm².

a. Tính áp lực mà bao gạo và ghế tác dụng lên mặt đất?

b. Tính áp suất của các chân ghế đặt lên mặt đất?

Hướng dẫn giải

a. Áp lực mà bao gạo và ghế tác dụng lên mặt đất là:

\(F=P=10.({{m}_{1}}+{{m}_{2}})=10.(50+5)=550(N)\).

b. Tổng diện tích tiếp xúc của ghế với mặt đất là:

\(S=4.2=8(c{{m}^{2}})={{8.10}^{-4}}({{m}^{2}})\)

Áp suất của các chân ghế đặt lên mặt đất là: \(p=\frac{F}{S}=\frac{550}{{{8.10}^{-4}}}=687500(N/{{m}^{2}})\)

Nhận xét: Áp lực mà bao gạo và ghế tác dụng lên mặt đất bằng tổng trọng lượng của bao gạo và ghế.

Ví dụ 4: Chiếc tủ lạnh gây ra một áp suất 1400 Pa lên sàn nhà. Biết diện tích tiếp xúc của tủ và sàn nhà là 0,5 m². Hãy tính khối lượng của chiếc tủ lạnh?

Hướng dẫn giải

Từ công thức \(p=\frac{F}{S}\) ta suy ra áp lực do tủ lạnh tác dụng lên sàn nhà:

\(F=p.S=1400.0,5=700(N)\).

Áp lực F do tủ lạnh tác dụng lên sàn nhà có độ lớn bằng trọng lượng P của tủ:

\(P=F=700(N)\)

Khối lượng của chiếc tủ lạnh là: \(m=\frac{P}{10}=\frac{700}{10}=70(kg)\)

Ví dụ 5: Một hình hộp chữ nhật có kích thước \(20cm\times 10cm\times 5cm\)được đặt trên mặt bàn nằm ngang. Biết trọng lượng riêng của chất làm nên vật là \(d={{2.10}^{4}}N/{{m}^{3}}\). Áp suất lớn nhất và nhỏ nhất mà vật tác dụng lên mặt bàn là bao nhiêu?

A. \({{p}_{\max }}=4000Pa;{{p}_{\min }}=1000Pa\)

B. \({{p}_{\max }}=10000Pa;{{p}_{\min }}=2000Pa\)

C. \({{p}_{\max }}=4000Pa;{{p}_{\min }}=1500Pa\)

D. \({{p}_{\max }}=10000Pa;{{p}_{\min }}=5000Pa\)

Hướng dẫn giải

Đổi 20 cm = 0,2 m; 10 cm = 0,1 m; 5 cm = 0,05 m.

Thể tích của hình hộp chữ nhật là: \(V=0,2.0,1.0,05={{10}^{-3}}({{m}^{3}})\)

Trọng lực của vật là: \(P=d.V={{2.10}^{4}}{{.10}^{-3}}=20(N)\)

Vật gây ra áp suất \(p=\frac{P}{S}\) lớn nhất khi diện tích tiếp xúc của vật nhỏ nhất. Diện tích của mặt hộp lớn nhất khi mặt được tạo bởi các cạnh dài nhất.

Khi ta đặt mặt có diện tích:

\({{S}_{\max }}=0,2.0,1=0,02({{m}^{2}})\) lên mặt bàn thì áp suất do vật gây ra là nhỏ nhất:

\({{p}_{\min }}=\frac{P}{{{S}_{\max }}}=\frac{20}{0,02}=1000(Pa)\)

Khi ta đặt mặt có diện tích:

\({{S}_{\min }}=0,05.0,1={{5.10}^{-3}}({{m}^{2}})\) lên mặt bàn thì áp suất do vật gây ra là lớn nhất:

\({{p}_{\max }}=\frac{P}{{{S}_{\min }}}=\frac{20}{{{5.10}^{-3}}}=4000(Pa)\)

Chọn A.

Mẹo: Các mặt của hộp có diện tích khác nhau. Áp lực lên mặt đất không đổi và bằng trọng lượng của hộp. Do đó áp suất phụ thuộc vào việc ta đặt mặt nào xuống mặt bàn. Diện tích tiếp xúc càng nhỏ thì áp suất càng lớn và ngược lại.

Ví dụ 6: Một máy đánh ruộng với 2 bánh có khối lượng 1 tấn, để máy chạy được trên nền đất ruộng thì áp suất máy tác dụng lên đất là 10000 Pa. Hỏi diện tích mỗi bánh của máy đánh phải tiếp xúc với ruộng là:

A. 1 (m²)                           

B. 0,5 (m²)                        

C. 10000 (cm²)                 

D. 10 (m²)

Hướng dẫn giải

Áp lực do 2 bánh của máy đánh ruộng tác dụng trên nền đất ruộng là:

\(F=P=10.m=10.1000=10000(N)\)

Từ công thức \(p=\frac{F}{S}\) ta suy ra diện tích của 2 bánh là: \(S=\frac{F}{p}=\frac{10000}{10000}=1({{m}^{2}})\)

Xe có hai bánh nên diện tích tiếp xúc của xe là diện tích tiếp xúc của hai bánh xe.

Suy ra, diện tích tiếp xúc của 1 bánh của máy đánh ruộng là: \({{S}_{1}}=\frac{S}{2}=\frac{1}{2}=0,5({{m}^{2}})\)

Chọn B.

Câu 1: Áp suất được tính bằng công thức:

A. \(p=\frac{F}{S}\)        

B. \(p=F.S\)                       

C. \(p=\frac{S}{F}\)        

D. Tất cả đều sai

Câu 2: Người ta bắc một tấm ván qua chỗ đất lún để mọi người có thể đi qua. Việc làm đó nhằm:

A. giảm áp lực.   

B. giảm diện tích bị ép.    

C. tăng áp suất.         

D. giảm áp suất.

Câu 3: Vật thứ nhất có khối lượng \({{m}_{1}}=0,5kg\), vật thứ hai có khối lượng \({{m}_{2}}=1kg\). Hãy so sánh áp suất \({{p}_{1}}\) và \({{p}_{2}}\) của hai vật trên mặt sàn nằm ngang.

A. \({{p}_{1}}={{p}_{2}}\)                     

B. \({{p}_{1}}=2{{p}_{2}}\)                                          

C. \(2{{p}_{1}}={{p}_{2}}\)               

D. Không so sánh được.

Câu 4: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào áp suất lớn nhất:

A. Khi bạn Hoa xách cặp đứng bằng hai chân trên bục giảng.                             

B. Khi bạn Hoa xách cặp đứng co một chân.             

C. Khi bạn Hoa không xách cặp đứng co một chân và nhón chân còn lại.           

D. Khi bạn Hoa xách cặp đứng co một chân và nhón chân còn lại.

Câu 5: Muốn tăng áp suất thì:

A. Giảm diện tích mặt bị ép và giảm áp lực theo cùng tỉ lệ.                                 

B. Giảm diện tích mặt bị ép và tăng áp lực.               

C. Tăng diện tích mặt bị ép và tăng áp lực theo cùng tỉ lệ.                                  

D. Tăng diện tích mặt bị ép và giảm áp lực.

Câu 6: Móng nhà phải xây rộng bản hơn tường vì

A. để giảm trọng lượng của tường xuống mặt đất.     

B. để tăng trọng lượng của tường xuống mặt đất.      

C. để tăng áp suất lên mặt đất.                                   

D. để giảm áp suất tác dụng lên mặt đất.

Câu 7: Khi đóng đinh vào tường ta thường đóng mũi đinh vào tường mà không đóng mũ (tai) đinh vào. Tại sao vậy?

A. Đóng mũi đinh vào tường để tăng áp lực tác dụng nên đinh dễ vào hơn.       

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

C. Mũ đinh có diện tích lớn nên áp lực nhỏ vì vậy đinh khó vào hơn.                

D. Đóng mũi đinh vào tường là do thói quen còn đóng đầu nào cũng được.

Câu 8: Khi nằm trên đệm mút ta thấy êm hơn khi nằm trên phản gỗ. Tại sao vậy?

A. Vì đệm mút mềm hơn phản gỗ nên áp suất tác dụng lên người giảm.             

B. Vì đệm mút dầy hơn phản gỗ nên áp suất tác dụng lên người giảm.               

C. Vì đệm mút dễ biến dạng để tăng diện tích tiếp xúc vì vậy giảm áp suất tác dụng lên thân người.

D. Vì lực tác dụng của phản gỗ vào thân người lớn hơn.

Câu 9: Một người tác dụng lên mặt sàn một áp suất 1,7.10⁴ (N/m²). Diện tích của bàn chân tiếp xúc với mặt sàn là 0,03 (m²). Trọng lượng của người đó là:

A. 51 (N)                           B. 510 (N)                         C. 5100 (N)                       D. 5,1.10⁴ (N)

Câu 10: Một vật có khối lượng 15 kg được đặt trên mặt đất. Biết diện tích tiếp xúc của vật và mặt đất là 2 dm². Áp suất do vật tác dụng lên mặt đất là:

A. 7500 N/m².                   B. 750 N/m².                     C. 5000 N/m².                   D. 500 N/m².

Câu 11: Có hai loại xẻng ở hình vẽ sau. Khi tác dụng cùng một lực thì xẻng nào nhấn mạnh vào đất hơn? Tại sao?

Câu 12: Cho hai vật A và B, biết lực tác dụng lên vật A gấp 2 lần lực tác dụng lên vật B và diện tích tác dụng của lực lên vật A lớn gấp 5 diện tích lực tác dụng lên vật B. So sánh áp suất tác dụng lên vật A và vật B?

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Lý thuyết và phương pháp giải bài tập về áp suất môn Vật Lý 8 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Các em có thể tham khảo thêm các dạng bài tập khác tại đây:

• Phương pháp giải bài toán Chia thời gian trong chuyển động cơ môn Vật Lý 8 năm 2021
• Phương pháp và bài tập tổng hợp về Vận tốc chuyển động của các vật thể môn Vật Lý 8