Giải chi tiết KHTN 8 kết nối mới bài 15: Áp suất trên một bề mặt

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Tại sao khi một em bé đứng lên chiếc đệm (nệm) thì đệm lại bị lún sâu hơn khi người lớn nằm trên nó (hình bên)?

Hướng dẫn trả lời: 

Vì áp suất do em bé tạo ra trên diện tích bề mặt bị ép lớn hơn áp suất do người lớn tạo ra.

I. ÁP LỰC LÀ GÌ?

Câu hỏi: Quan sát Hình 15.1, hãy chỉ ra lực nào trong số các lực được mô tả đưới đây là áp lực.

- Lực của người tác dụng lên sợi dây.
- Lực của sợi dây tác dụng lên thùng hàng.
- Lực của thùng hàng tác dụng lên mặt sàn.
- Lực của ngón tay tác dụng lên mũi đinh.
- Lực của đầu đinh tác dụng lên tấm xốp.

Hướng dẫn trả lời:

Áp lực là: lực của thùng hàng tác dụng lên mặt sàn, lực của ngón tay tác dụng lên mũi đinh và lực của đầu đinh tác dụng lên tấm xốp.

II. ÁP SUẤT

1. Thí nghiệm
Hoạt động:
Chuẩn bị: Hai khối sắt giống nhau có dạng hình hộp chữ nhật; một khay nhựa hoặc thủy tinh trong suốt đựng bột mịn.
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm lần lượt theo Hình 15.2 a, b, c.
- Quan sát độ lún của khối sắt xuống bột mịn ứng với mỗi trường hợp a, b, c.
- So sánh độ lớn của áp lực, diện tích bị ép, độ lún của khối sắt xuống bột mịn của trường hợp a với trường hợp b, của trường hợp a với trường hợp c. Chọn dấu “=”, “>”, “<”, vào vị trí dấu “…” thích hợp để hoàn thành vào vở theo mẫu Bảng 15.1.

Bảng 15.1. Kết quả thí nghiệm

Từ kết quả thí nghiệm trên có thể rút ra nhận xét gì về các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún.

Hướng dẫn trả lời: 

Bảng 15.1. Kết quả thí nghiệm

- Cùng diện tích bị ép như nhau, nếu độ lớn của áp lực càng lớn thì tác dụng nó cũng càng lớn.
- Cùng độ lớn của áp lực như nhau, nếu diện tích bị ép càng nhỏ thì tác dụng của áp lực càng lớn.
Như vậy, tác dụng của độ lún phụ thuộc vào diện tích bị ép và độ lớn của áp lực.

2. Công thức tính áp suất

Câu hỏi 1: Một xe tăng có trọng lượng 350 000 N.
a) Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đường là 1,5 m².
b) Hãy so sánh áp suất của xe tăng với áp suất của một ô tô có trọng lượng 25 000 N, diện tích các bánh xe tiếp xúc với mặt đường năm ngang là 250 cm².
c) Dựa vào kết quả tính ở trên, hãy trả lời câu hỏi đã đặt ra ở phần mở bài.

Hướng dẫn trả lời: 

a) Áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang là: $p=\frac{F}{S}=\frac{350000}{1,5}\approx 2,3.10^{5} Pa$
b) Áp suất của một ô tô là: $p=\frac{F}{S}=\frac{25000}{250.10^{-4}}= 10.10^{5} Pa$
Vậy áp suất của xe tăng nhỏ hơn áp suất của ô tô
c) Khi đứng thì diện tích bị ép của cơ thể lên mặt đệm nhỏ nên áp suất lớn dẫn tới đệm bị lún sâu hơn. Còn khi nằm thì diện tích bị ép của cơ thể lên mặt đệm lớn hơn nhiều nên áp suất giảm hơn so với trường hợp người đứng dẫn tới đệm bị lún ít hơn. 

Câu hỏi 2: Từ công thức tính áp suất $p=\frac{F}{S}$, hãy đưa ra nguyên tắc để làm tăng, giảm áp suất.

Hướng dẫn trả lời: 

Nguyên tắc để làm tăng áp suất là: tăng áp lực F giảm diện tích bị ép S. 

3. Công dụng của việc làm tăng, giảm áp suất

Hoạt động: Thảo luận và thực hiện những nhiệm vụ đưới đây:

1. Một người làm vườn cần đóng một chiếc cọc xuống đất. Hãy đề xuất phương án để có thể đóng được chiếc cọc xuống đất một cách dễ dàng. Giải thích.
2. Để xe ô tô có thể vượt qua vùng đất sụt lún người ta thường làm như thế nào? Mô tả cách làm và giải thích.
3. Hãy giải thích tại sao cá sấu có hàm răng rất nhọn.

Hướng dẫn trả lời: 

1. Vót nhọn mũi cọc và dùng búa hoặc một tảng đá to gõ xuống tạo áp lực lớn lên đầu cọc. Khi đó ta đã đồng thời tăng áp lực và giảm diện tích bị ép lên mặt đất nên áp suất sẽ tăng và đóng cọc xuống được dễ dàng hơn. 

2. Để ô tô có thể vượt qua vùng đất sụt lún người ta có thể dùng tấm ván rộng kể xuống dưới bánh xe. Việc làm này là để tăng diện tích bị ép của xe lên mặt đất từ đó giảm áp suất lên mặt đường, giúp xe có thể di chuyển dễ dàng hơn. 

3. Cá sấu có hàm răng rất nhọn để phục vụ cho việc săn mồi và xé thịt của chúng, nhờ có răng nhọn giúp diện tích bề mặt bị ép nhỏ và làm tăng được áp suất tác dụng lên con mồi, làm con mồi bị ngoạm chặt và khó thoát khỏi nó. Hàm răng của cá sấu được thiết kế để giúp chúng chắc chắn bắt và giữ chặt con mồi trong khi chúng xé thịt. Các răng của cá sấu thường có hình dạng thon dài, sắc bén và có rãnh chạy dọc theo răng để có thể cắt xé các cục thịt.
Ngoài ra, hàm răng của cá sấu còn được thay thế liên tục suốt đời. Khi các răng cũ bị mòn hoặc gãy, chúng sẽ được thay thế bằng các răng mới trong quá trình trưởng thành. Điều này giúp cho cá sấu luôn sẵn sàng để săn mồi và xé thịt.

Câu hỏi: Nêu thêm những ví dụ trong thực tế về công dụng của việc làm tăng, giảm áp suất.

Hướng dẫn trả lời: 

Ví dụ trong thực tế về công dụng của việc làm tăng, giảm áp suất:

• Đầu đinh, dao, kéo, ống hút,... đều được làm nhọn để giảm diện tích bị ép nhằm tăng áp suất.
• Bánh xe tăng (để làm giảm độ lún của vật trên nền đất, người ta làm vật này có mặt tiếp xúc lớn).
• Ống hút cắm vào hộp sữa có đầu nhọn -> giảm diện tích bị ép nên áp suất tăng.
• Kê thêm vật vào dưới chân bàn, chân tủ để giảm áp suất.