Nắm trọn lý thuyết về Áp suất

NẮM TRỌN LÝ THUYẾT VỀ ÁP SUẤT
Áp lực là gì?
Hiểu về áp lực giúp ta hiểu được định nghĩa áp suất là gì. 
Xem ví dụ sau: Người và tủ (như hình minh họa bên dưới) luôn tác dụng lên nền nhà một lực ép có phương vuông góc với mặt sàn nhà. Những lực như này được gọi là áp lực. 
Hình ảnh minh họa về áp lực. (Ảnh: Sưu tầm Internet)
Do vậy ta có định nghĩa sau: 
Áp lực là lực ép tác động lên trên diện tích bề mặt của một vật theo phương vuông góc với mặt chịu sức ép. Áp lực là đại lượng vectơ.
Đơn vị đo lường của áp lực là: Newton và được kí hiệu là N.
Lưu ý: 
Vì đã xác định được phương (vuông góc với bề mặt chịu lực) và chiều (hướng vào mặt chịu lực) nên khi nói về áp lực nên khi người ta nhắc đến áp lực thì chỉ có thể nói về độ lớn (cường độ).
Áp suất là gì? 
Khi tính toán được áp lực tác dụng lên một bề mặt chịu sức ép lớn. Người ta phải chia nhỏ phần diện tích chịu lực và tính lực tác động lên đơn vị diện tích đó.
Áp suất gây ra bởi chất rắn là độ lớn của áp lực tác dụng trên một đơn vị diện tích xác định, có phương vuông góc với bề mặt bị ép. 
Áp suất ký hiệu là gì? 
Trong vật lý, áp suất có tên tiếng Anh là Pressure và được kí hiệu bởi chữ cái đầu “P”
Công thức tính áp suất chất rắn
Trong đó: 
F: Áp lực tác dụng lên mặt bị ép (N)
P: Áp suất (N/m2) (Pa)
S: Diện tích (phần bề mặt chịu áp lực)  (m2)
Áp suất của chất rắn phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc và trọng lượng của vật. Muốn tăng giảm áp suất thì ta làm như thế nào? 
Cách tăng áp suất 
Tăng áp lực tác động và giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
Giảm diện tích bề mặt bị ép nhưng vẫn giữ nguyên áp lực.
Tăng lực tác động theo phương vuông góc, đồng thời giảm diện tích bề mặt bị ép.
Hình ảnh ví dụ minh họa ứng dụng tăng giảm áp suất. (Ảnh: Sưu tầm Internet)
Cách giảm áp suất 
Giảm áp lực tác động và giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
Tăng diện tích bề mặt bị ép nhưng vẫn giữ nguyên áp lực.
Giảm áp lực, đồng thời tăng diện tích bề mặt bị ép.
Một số ví dụ về việc giảm áp suất trong thực tế đó là: Bánh xe tăng (để làm giảm độ lún của vật trên nền đất, người ta làm vật này có mặt tiếp xúc lớn).
Hình ảnh minh họa cho bánh xe tăng. (Ảnh: Sưu tầm Internet)
Siêu xe 158 bánh, tải trọng lên tới 320 tấn tại Khu kinh tế Vũng Áng có cấu tạo gồm 2 phần: phần đầu kéo và phần tải. Phần tải được cấu tạo riêng với nhiều “toa”, mỗi “toa” có 6-8 trục, mỗi trục có 8 bánh xe, do vậy khi chở hàng hóa là những hàng siêu trường, siêu trọng thì phần tải của xe chỉ cần lắp thêm các “toa” để đáp ứng yêu cầu của hàng hóa.
Công thức tính áp suất chất lỏng
Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật trong lòng nó. 
Áp suất chất lỏng được định nghĩa như sau: Áp suất chất lỏng là giá trị áp lực lên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó. 
Công thức tính áp suất chất lỏng là: P = d.h 
Trong đó: 
P: Là áp suất chất lỏng khí cần tính (Pa)
d: Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3).
h: Chiều cao của chất lỏng (m)
Vậy theo công thức trên thì áp suất chất lỏng sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố chính là chiều cao cột mét nước (chiều cao chất lỏng trong bồn, trong bình,..) và khối lượng riêng ( trọng lượng riêng của từng loại lưu chất )
Theo đó, chiều cao h càng lớn thì áp suất càng lớn và ngược lại
Bên cạnh đó, áp suất chất lỏng còn phục thuộc vào 1 yếu tố quan trọng khác là yếu tố nhiệt độ
Một yêu tố rất quan trọng chỉ trong thực tế mới biết được đó chính là yếu tố nhiệt độ. Ví dụ: Với cùng một nồi nước chiều cao như nhau và trọng lượng như nhau nhưng đối với nồi nước có nhiệt độ cao thì áp suất sẽ lớn hơn rất nhiều so với nồi chứa nước nhiệt độ ở mức bình thường.
Áp suất khí quyển
Như chúng ta đã biết trái đất được bao bọc bởi một lớp không khí dày đặc gọi là khí quyển. Lớp khí quyển này dài hàng nghìn km và có trọng lượng nhất định đè nén tạo áp lực lên các vật bên trong đó. Và độ lớn của áp lực này gọi là áp suất khí quyển.
Khác với áp suất chất lỏng và chất rắn. Áp suất không khí tác động một lực tương đương với nhau. Và tác động trên mọi phương hướng và mọi vật thể ở trong chúng.
Càng lên cao không khí nên áp suất khí quyển càng giảm. Và ngược lại càng xuống thấp mật độ không khí dày hơn áp suất tăng cao hơn.
Áp suất không khí tại mỗi là khác nhau và chúng thay đổi liên tục theo thời gian. Những thay đổi liên tục này sẽ ảnh hưởng đến thời tiết của địa điểm đó.
Áp suất khí quyển sẽ thay đổi khi chúng ta đi trên máy bay. Áp lực giảm khi máy bay lên cao hơn và tăng trong khi máy bay hạ cánh và. Sự thay đổi này thường diễn ra rất nhanh và áp suất sẽ trở lại bình thường. Khi máy bay bay ổn định trên không nhờ các bộ phận điều chỉnh áp suất trên máy bay.
Áp suất khí quyển là bao nhiêu?
Thí nghiệm Tô-ri-xe-li
Áp suất khí quyển. (Ảnh: Sưu tầm Internet)
Quan sát thí nghiệm:
Thí nghiệm trên (hình 9.5) được thực hiện bởi nhà bác học Tô-ri-xe-li (1608-1647). Ông sử dụng một ống thuỷ tinh dài 1m có 1 đầu kín và đồ đẩy thuỷ ngân vào trong. Lấy ngón tay bịt miệng ống lại rồi quay ngược ống xuống. Sau đó nhúng chìm miệng ống vào một chậu đựng thuỷ ngân và bỏ tay ra khỏi miệng ống. Lúc này thuỷ ngân trong ống bị tụt xuống, độ cao của thuỷ ngân còn lại trong ống khoảng 76cm từ mặt thoáng của thuỷ ngân trong chậu.
Nhận xét:
Áp suất tác dụng lên A và áp suất tác dụng lên B bằng nhau vì hai điểm này cùng nằm trên một mặt phẳng nằm ngang trong chất lỏng.
Áp suất tác dụng lên A là áp suất khí quyển, áp suất tác dụng lên B là áp suất gây ra bởi trọng lượng của cột thuỷ ngân cao 76cm.
Đơn vị đo áp suất khí quyển
Đơn vị đo áp suất khí quyển thường dùng là mmHg.
Một số đơn vị đo khác thường gặp: (N/m2), (Pa)
Quy đổi đơn vị đo của áp suất:
1 Pa = 1N/m2 = 760 mmHg 
1 mmHg = 136 N/m2 (h=1mm =10-3m, d =136000N/m3 
- > P = d.h = 136 N/m2)
1 atm = 76 cmHg = 101300 Pa
Giải bài tập áp suất lý lớp 8
Câu 1: Khi đo huyết áp của tim, vòng bít bơm hơi của máy đo huyết áp khi lồng vào tay nên đặt ngang với vị trí tim. Tại sao?
Hướng dẫn giải: 
Để dễ dàng đo được nhịp tim và hoạt động của tim truyền máu đến phổi.
Câu 2: Một diễn viên xiếc có khối lượng 65kg cùng những chiếc ghế gỗ có khối lượng tổng cộng 60kg, xếp chồng cân bằng trên một cái ghế 4 chân có khối lượng 5kg. Diện tích tiếp xúc của một chân ghế là 10cm2. Tính áp suất của mỗi chân ghế tác dụng lên sàn sân khấu.
Hướng dẫn giải: 
Áp lực phân bố đều cho mỗi chân ghế:
F = 10.(65+60+5)/4 = 325 (N)
Diện tích của mỗi chân ghế là:
S = 10 cm2 = 0,001 m2
Áp suất của mỗi chân ghế tác dụng lên mặt sàn là: 
P = F/S = 325/0,001 = 325000 (N/m2)
Câu 3: Một toa tàu lửa khối lượng 48 tấn có 4 trục bánh sắt, mỗi trục có 2 bánh xe, diện tích  tiếp xúc của mỗi bánh xe với mặt ray là 4,5 cm2.
a. Tính áp suất của toa tàu lên đường ray khi toa tàu đỗ trên mặt ray bằng phẳng.
b. Tính áp suất của toa tàu lên mặt đất nếu tổng diện tích tiếp xúc ray và tà vẹt lên mặt đất là 2,4 m2.
Hướng dẫn giải: 
a. Diện tích tiếp xúc tổng cộng của các bánh xe lên mặt ray:
S = (4.2) 4,5 = 36 cm2 = 0,0036 m2
Áp lực do toa tàu tác dụng xuống đường ray bằng đúng trọng lượng của toa tàu:
F = P = 10 m = 10.48000 = 480000 (N)
b. Áp suất tác dụng lên ray tàu: 
P = F/S = 480000/0,0036 = 2000000 (N/m2)
Câu 4: 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. (Học sinh tự luyện giải bài tập này ở nhà.)
Câu 5: Khối lượng của em học sinh là 40kg, diện tích của cả hai bàn chân là 4dm2. Hãy tính áp suất của cơ thể em lên mặt đất khi đứng  thẳng. Làm thế nào để tăng áp suất lên gấp đôi một cách nhanh chóng và đơn giản. (Học sinh tự luyện giải bài tập này ở nhà.)
Ví dụ áp dụng công thức tính áp suất
Câu C5 (Sách giáo khoa trang 27): Một xe tăng có trọng lượng 340000N. Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc các bản xích với đất là 1,5m2. Hãy so sánh áp suất đó với áp suất của một ô tô nặng 20000N có diện tích các bánh xe tiếp xúc với mặt đất nằm ngang là 250m2.
Hướng dẫn giải:
Áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang là:
P(xe)= F/S = 340000/1,5 = 226 666,6 (N/m2)
Áp suất của ôtô lên mặt đường nằm ngang là:
P = F/S = 20000/250 = 80 N/cm2 = 800 000 N/m2
Vậy áp suất của xe tăng lên mặt đường nhỏ hơn so với áp suất của ô tô. Do đó xe tăng chạy đc trên đất mềm.