Trong môn Vật lý 8, học sinh thường gặp khó khăn trong việc tính toán các đại lượng, đặc biệt là áp suất. Nhằm giúp các em hiểu rõ hơn và vận dụng các công thức tính áp suất vào giải bài tập, khỉ sẽ tổng hợp kiến thức vềcông thức tính áp suất chất rắn, chất lỏng, chất khívà đưa ra một số bài tập cụ thể.
Bạn Đang Xem: Công thức tính áp suất chất rắn, lỏng, khí và bài tập áp dụng
Công thức áp suất cố định
Sau đây là các kiến thức liên quan đến áp suất chất rắn.
Áp suất chất rắn là gì?
Áp suất của vật rắn là do trọng lượng của vật rắn. Các nguyên tử bên trong một chất rắn không di chuyển. Do đó, sự thay đổi động lượng của vật rắn không tạo ra áp suất. Tuy nhiên, trọng lượng của vật rắn tại một điểm nhất định có thể ảnh hưởng đến điểm đó. Điều này tạo ra áp suất bên trong chất rắn.
Áp suất của vật rắn do đó được định nghĩa là áp suất do vật rắn tác dụng lên một đơn vị diện tích cho trước. Lưu ý rằng áp suất này chỉ tác dụng một lực lên vật ở bề mặt tiếp xúc.
Công thức
Áp suất của vật rắn được xác định theo công thức sau:
Ở đâu:
-
f là áp suất tác dụng lên vật rắn (n)
-
s là diện tích ép (m²)
-
p là áp suất (n/m² = 1pa)
Ví dụ ứng dụng
Bài tập 1: Khối lượng của một vật đặt trên mặt bàn nằm ngang là 3 kg. Diện tích của vật tiếp xúc với mặt bàn là 64 cm vuông. Hỏi áp suất tác dụng lên mặt bàn là bao nhiêu?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Áp suất tác dụng lên mặt bàn là:
p = f/s = 3/0,064 = 46,875 (Pa)
Bài tập 2: Xe xích nặng 36000n và diện tích tiếp xúc giữa bánh xích và mặt đất là 1,15 m2. Áp suất mà ô tô tác dụng lên mặt đất là bao nhiêu?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Áp lực do xe tác dụng lên mặt đất là:
p = f/s = 3600/1,15 = 3130 (Pa)
Bài tập 3: Một cái thùng nặng 26 000n. Tính lực ép của xe lên mặt đường, có thể thấy diện tích tiếp xúc giữa đường đua và mặt đất là 1,3m2. So sánh áp suất đó với áp suất của một người nặng 450 Newton với diện tích tiếp xúc với mặt đất là 200 cm vuông?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Áp lực do xe tăng tác dụng lên mặt đường là:
p1= f1/s1 = 26000 / 1.3 = 20000 (n/m2)
Áp suất do một người tác dụng lên vỉa hè là:
p2 = f2/s2 = 450/0,02 = 22500 (n/m2)
Vậy áp suất do cái hộp tác dụng lên mặt đường nhỏ hơn áp suất do người tác dụng lên mặt đường.
Bài tập 4: Tính áp suất do ngón tay tác dụng lên chiếc kim, giả sử áp suất đó là 3n và diện tích của chiếc kim là 0,0003 cm2
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Áp lực do ngón tay tác dụng là:
p = f/s = 3/3.10-8= 100000000 (n/m2)
Bài tập 5: Một ngôi nhà gạch có khối lượng 120 tấn. Nền đất nơi xây nhà chỉ chịu được áp suất tối đa 100 000 n/m2. Tính diện tích tối thiểu của móng.
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Đổi: m = 120 tấn = 120 000kg
Vậy áp lực của ngôi nhà lên mặt đất là:
f = 1200000 n
Xem Thêm: Ý nghĩa hình xăm Geisha Nhật Bản, 49 mẫu cô gái cầm ô đẹp
Áp dụng công thức áp suất chất rắn ta được:
p = f/s s =f/p= 12 (m2)
Công thức tính áp suất chất lỏng
Sau đây là những kiến thức liên quan đến áp suất chất lỏng
Công thức
Áp suất của chất lỏng được xác định bằng tích của trọng lượng riêng của chất lỏng tương ứng và độ sâu được tính từ điểm xuất hiện áp suất đến bề mặt của chất lỏng.
Công thức tính áp suất chất lỏng:
Công thức chứng minh:
p = f/s = p/s = (d.v)/s = (d.s.h)/s = d.h
Ở đâu:
-
d là trọng lượng riêng của chất lỏng (n/m³)
-
h là độ sâu từ điểm có áp suất đến bề mặt chất lỏng (m)
-
Xem Thêm : Giới trẻ trước căn bệnh “vô cảm” – TGP SÀI GÒN
p là áp suất của chất lỏng (pa)
Ví dụ ứng dụng
Bài tập 1: Một thợ lặn mặc bộ đồ lặn có thể chịu được áp suất tối đa 300000 n/m2. Biết rằng trọng lượng riêng của nước là 10000n/m3.
A. Độ sâu sâu nhất mà một công nhân có thể lặn xuống là gì?
Tính áp suất nước tác dụng lên kính ngắm bộ đồ lặn có diện tích 200cm2 khi lặn xuống độ sâu 25m.
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
A. Theo công thức áp suất chất lỏng:
p = d.h => h=p/d=300000/1000=30 (mét)
Áp suất nước tác dụng lên kính ngắm của bộ đồ lặn là:
p = d.h = 25.10000=250000 (pa)
p = f/s => f = p.s = 2500000,02= 5000 (n)
Bài tập 2: Một thùng chứa nước biển thông nhau và những người đổ xăng vào một nhánh cây. Các mặt thoáng của hai nhánh chênh nhau 18mm. Tính chiều cao của cột nhiên liệu, khối lượng riêng của nước biển là 10300n/m3, khối lượng riêng của xăng là 7000n/m3.
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Ta có: p1 = p2 d1.h1=d2.h2
Ngược lại: h2=h1-h
d1.h1 = d2.(h1-h)
h1= (10300 . 18/1000) / (10300 – 7000) = 0,56(mét)
Bài tập 3: Một hình hộp chữ nhật có chiều cao 1,5m. Người ta đổ đầy nước vào các thùng. Áp suất nước ở độ cao 0,7m tính từ đáy là:
A. 15000 Pa
7000Pa
8000Pa
23000pa
Hướng dẫn: Trả lời c
Xem Thêm: Văn mẫu lớp 12: Nghị luận xã hội về tình yêu thiên nhiên (Dàn ý 3 Mẫu) Những bài văn hay lớp 12
Áp suất nước ở độ cao 0,7m so với đáy thùng là:
p = d.h = 10000.(1,5 – 0,7) = 8000 (n/m2) = 8000 (pa)
Bài tập 4: Có một cái lỗ nhỏ dưới đáy thuyền. Hố nằm cách mặt nước 2,2m. Dán miếng vá vào lỗ từ bên trong. Nếu chiều rộng của lỗ là 150 cm2 và trọng lượng riêng của nước là 10 000n/m2 thì lực tối thiểu cần thiết để giữ miếng vá là bao nhiêu?
A. 308n
330n
450n
485n
Hướng dẫn: Trả lời b
Áp suất do nước gây ra là:
p = d.h = 10000. 2,2 = 22000 (n/m2)
Lực tối thiểu giữ tấm ván là:
f = p.s = 22000 . 0,015 = 330 (n)
Bài tập 5: Một chiếc bình thông nhau có hai nhánh, một chiếc khóa chữ K ngăn cách hai nhánh. Cành lớn gấp đôi cành nhỏ. Đổ nước vào các nhánh lớn của bình, chiều cao của cột nước là 45cm. Tìm chiều cao cột nước của 2 đường nhánh sau khi giải k một khoảng thời gian. Thể tích của đoạn ống nối hai nhánh được bỏ qua.
A. 25 centimet
30 cm
40 cm
55cm
Hướng dẫn: Trả lời b
Diện tích mặt cắt ngang của ống nhỏ gọi là s, diện tích mặt cắt ngang của ống lớn gọi là 2s. Sau khi mở khóa t, chiều cao h của cột nước ở hai nhánh là như nhau.
Vì thể tích nước ở bình thông nhau không đổi nên lượng nước ở nhánh lớn thứ nhất bằng tổng lượng nước ở hai nhánh tiếp theo
Ta có: 2s.45 = s.h + 2s.h ⇒ h = 30 (cm)
Xem thêm: Áp suất chất lỏng là gì? Các ứng dụng của áp suất chất lỏng tàu giao tiếp là gì?
Công thức áp suất không khí
Sau đây là những kiến thức liên quan đến khí áp:
Công thức nấu ăn
Xem Thêm : Văn mẫu 12: Top 20+ mẫu kết bài Việt Bắc hay và ngắn gọn nhất
Áp suất không khí là áp suất do trọng lượng của không khí xung quanh chúng ta gây ra. Công thức tính áp suất chất khí tương tự như công thức tính áp suất chất lỏng. Tuy nhiên, áp suất của khí được báo cáo bằng mmhg.
Công thức tính áp suất không khí:
Ở đâu:
-
p là viết tắt của áp suất khí quyển (n/m2), (pa), (psi), (bar), (mmhg)
-
f là ký hiệu (n) của lực tác dụng lên mặt chịu lực
-
s là ký hiệu của diện tích bề mặt chịu áp lực (m2)
Ví dụ ứng dụng
Bài tập 1: Khi đặt ở vị trí a thì chiều cao của cột thủy ngân trong ống rùa là 76 cm. Trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000n/m3. Vậy áp suất khí quyển pa tại vị trí a là bao nhiêu?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Có: 76cm = 0,76m
Theo công thức tính áp suất chất lỏng ta được: p = d.h
Áp suất khí quyển tại điểm a là:
p = 136000.0,76 = 103360 (n/m2) = 103360 (pa)
Bài tập 2: Người ta làm thí nghiệm torixenli để đo áp suất khí quyển trên đỉnh ngọn hải đăng. Kết quả là, áp suất được xác định là 95200 Pa và mật độ thủy ngân được biết là 13600 kg/m3. Chiều cao của cột thủy ngân trong thí nghiệm là:
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Trọng lượng riêng của thủy ngân là:
d = 13600.10 = 136000 (n/m3)
Theo công thức tính áp suất chất lỏng, ta được:
p = d.h => h = p / d
Khi đó chiều cao của cột thủy ngân là:
h = 95200 : 136000 = 0,7 (mét) = 700 (mm)
Bài tập 3: Người ta làm thí nghiệm torixenli để đo áp suất khí quyển trên đỉnh ngọn hải đăng. Giả sử mật độ của thủy ngân là 13600kg/m3, người ta thấy rằng chiều cao của cột thủy ngân trong ống xenlulo ba lớp là 730mm. Áp suất khí quyển ở đó là bao nhiêu?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Đổi 730mm = 0,73m
Trọng lượng riêng của thủy ngân là:
d = 13600.10 = 136000 (n/m3)
Áp dụng công thức tính áp suất chất lỏng: p = d.h ta được áp suất khí quyển trên đỉnh núi là:
p = d.h = 136000.0,73 = 99280 (n/m2)
Bài tập 4: Áp kế dùng để xác định độ cao. Kết quả cho thấy: dưới chân núi, áp kế chỉ 75cmhg, trên đỉnh núi, áp kế chỉ 71,5cmhg. Nếu trọng lượng riêng của không khí không đổi và độ lớn là 12,5n/m3 thì trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000n/m3 thì chiều cao cực đại là bao nhiêu mét?
Xem Thêm: Đại lượng tỉ lệ nghịch: định nghĩa, tính chất & dạng toán thường gặp
Mô tả:
Áp dụng công thức tính áp suất chất lỏng: p = d.h ta được áp suất ở chân núi:
p = 136000.0,75 = 102000 (n/m2)
Áp suất không khí trên đỉnh núi là:
p = 136000.0,715 = 97240 (n/m2)
Khi đó, độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm này là:
p =102000 – 97240 = 4760 (n/m2)
Chiều cao của ngọn núi là: h = p / d= 4760/12,5 = 380,8 (m)
Bài tập 5: Một người trưởng thành nặng 60 kg, cao 1,6m thì diện tích cơ thể trung bình là 1,6m2. Tính áp suất do không khí bên dưới tác dụng lên người đó. Điều kiện tiêu chuẩn. Trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000 n/m3. Làm thế nào một người có thể sống với căng thẳng như vậy và không cảm thấy tác động của nó?
Hướng dẫn
Áp suất khí quyển tiêu chuẩn là 76 cmhg:
p = d.h = 136000.0,76 = 103360 (n/m2)
Áp dụng công thức áp suất, ta có:
p = f/s f= p.s
Áp suất do khí quyển tác dụng lên cơ thể người là:
f = p.s = 103360.1.6 = 165376 (n)
Sở dĩ con người có thể chịu được nhưng không cảm nhận được tác dụng của loại áp suất này là do trong cơ thể có không khí nên áp suất bên trong và bên ngoài cân bằng
Kết luận
Trên đây là bài viết tổng hợp Các công thức tính áp suất của chất rắn, chất lỏng và chất khí. Ngoài ra, các bài viết còn cung cấp một số dạng bài tập cụ thể giúp học sinh giải quyết vấn đề một cách tốt nhất bằng cách kết hợp học lý thuyết với ứng dụng thực tế. Chúc các bạn chăm chỉ luyện tập và học tốt môn này.
-
-
Nguồn: https://anhvufood.vn
Danh mục: Giáo Dục
