Công thức tính áp suất và bài tập có lời giải chi tiết từ A – Z

Áp suất là một trong những kiến thức cơ bản của Vật Lý lớp 8 nhưng được vận dụng khá nhiều trong các đề thi hiện nay. Chính vì vậy, THPT CHUYÊN LAM SƠN sẽ chia sẻ định nghĩa áp suất là gì? Kí hiệu, đơn vị, dụng cụ đo và công thức tính áp suất kèm theo bài tập có lời giải chi tiết trong bài viết dưới đây

Nội Dung

Áp suất là gì?

Trong vật lý, áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể.

Ví dụ: Người và tủ, bàn ghế, máy móc … luôn tác dụng lên nền nhà những lực ép có phương vuông góc với mặt sàn.

Đơn vị đo của áp suất

Trong hệ SI, đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (N/m²), nó được gọi là Pascal (Pa). Ngoài ra còn một số đơn vị khác: atmosphere (1atm = 101325 Pa), Torr, mmHg (1torr = 1mmHg = 1/760atm = 133,3Pa), at (atmosphere kỹ thuật 1at = 0,98.10⁵ Pa)

Công thức tính áp suất

Áp suất được tính bằng áp lực tác dụng lên mặt bị ép có diện tích tiếp xúc với công thức

p = F / S

Trong đó:

F: là áp lực (N)
S: là diện tích bị ép (m²)
p: là áp suất (N/m²)

Tham khảo thêm:

Bài tập tính công áp suất có lời giải

Ví dụ 1: Một ống thủy tinh đặt thẳng đứng 1 đầu kín, 1 đầu hở ở phía trên. Nửa dưới của ống chứa 1 chất khí còn nửa trên chứa đầy thuỷ ngân. Tại sao chỉ cần tăng nhiệt độ của khí trong ống đến 1 giá trị nào đó làm 1 giọt thủy ngân tràn ra thì tất cả thủy ngân trong ống sẽ tràn ra hết?

Lời giải

Ban đầu thủy ngân nằm trong ống thì áp suất phía dưới cột thủy ngân bằng với áp suất không khí trong ống

Khi có một giọt thủy ngân tràn ra thì trọng lượng thủy ngân giảm, làm cho áp suất phía dưới cột thủy ngân giảm, nên áp suất này nhỏ hơn áp suất khí trong ống. Điều đó làm cho không khí sẽ đẩy toàn bộ thủy ngân trong ống ra hết.

Ví dụ 2: Một lọ hoa có khối lượng 500g được đặt trên bàn. Tính áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn, biết đáy bình hoa là hình tròn có đường kính bằng 5cm.

Lời giải

Đổi: 500 g = 0,5 kg; 5 cm = 0,05 m.

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

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

Diện tích mặt bị ép bằng diện tích đáy bình hoa:

S = p.r2 = p.0,05² = 7,85.10-3 (m²)

Áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn là:

p = F/S = 5 : 7,85.10^-3 = 637 (Pa)

Ví dụ 3: Đặt một bao gạo 60kg lên một cái ghế bốn chân có khối lượng 4kg. Diện tích tiếp xúc với mặt đất của mỗi chân ghế là 8cm². Tính áp suất các chân ghế tác dụng lên mặt đất.

Lời giải

Trọng lượng của bao gạo là: P1 = 10.m1 = 10.60 = 600 N

Trọng lượng của ghế là: P2 = 10.m2 = 10.4 = 40 N

Diện tích tiếp xúc của 4 chân ghế với mặt đất là:

S = 4.8 cm2 = 4.0,0008 m2 = 0,0032 m2.

Áp suất các chân ghế tác dụng lên mặt đất là:

Ví dụ 4: Một xe tải có trọng lượng 340000N

a. Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc của xe với mặt đất là 1,5 m²

b. Hãy so sánh áp suất trên với áp suất của một ô tô nặng 20000N có diện tích tiếp xúc của các bánh xe là 250 cm²

Lời giải

a. Áp suất của xe tải lên mặt đường là:

p₁ = F1₁/S₁ = 34000/1,5 = 226666,6 (N\m²)

b. Áp suất của xe ô tô lên mặt đường là:

p₂ = F₂/S₂ = 20000/0,025 = 800000 (N\m²)

Vậy áp suất của ô tô lên mặt đường lớn hơn áp suất của xe tải lên mặt đường

Ví dụ 5: Người ta dùng một cái đột để đục lỗ trên một tấm tôn. Nếu diện tích của mũi đột là 0,4 mm2, áp lực búa tác dụng tác dụng vào đột là 60N, thì áp suất do mũi đột tác dụng lên tấm tôn là bao nhiêu?

Ta có: S = 0,4 mm² = 0,4/1000000 m² = 0,4.10-6 m².

Vì áp suất do mũi đột tác dụng lên tấm tôn là:

p = F/S = 60/0,4.10^-6 = 15.10⁷ (N\m²)

Ví dụ 6: Một vật có khối lượng 0,84 kg, có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước 5cm x 6cm x 7 cm. Lần lượt đặt ba mặt của vật này lên mặt sàn nằm ngang. Hãy tính áp lực và áp suất vật tác dụng lên mặt sàn trong từng trường hợp và nhận xét về các kết quả tính được.

Lời giải:

Áp lực cả 3 trường hợp đều bằng trọng lượng của vật:

F₁ = F₂ = F₃ = P = 10.m = 0,84.10 = 8,4 N

Trường hợp 1: Mặt tiếp xúc với sàn là mặt có kích thước: 5cm x 6cm

Áp suất trong trường hợp này là:

p₁ = F₁/S₁ = P/S₁ = 8,4 / 0,05 . 0,06 = 2800 N/m²

Trường hợp 2: Mặt tiếp xúc với sàn là mặt có kích thước: 6cm x 7cm

Áp suất trong trường hợp này là:

p₂ = F₂/S₂ = P/S₂ = 8,4 / 0,06.0,07 = 2000 N/m²

Trường hợp 3: Mặt tiếp xúc với sàn là mặt có kích thước: 5cm x 7cm

Áp suất trong trường hợp này là:

p₃ = F₃/S₃ = P/S₃ = 8,4 / 0,05.0,07 = 2400 N/m²

Nhận xét: Áp lực do vật tác dụng lên sàn trong cả ba trường hợp đều như nhau nhưng áp suất trong các trường hợp khác nhau.

Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết áp suất và công thức tính áp suất có thể giúp các bạn hệ thống lại kiến thức để vận dụng vào làm bài tập nhanh chóng