# Áp suất trên một bề mặt – Vật lí lớp 8, Bài 15 > Một chú voi nặng 40 000 N và một chị đi giày cao gót nặng 500 N cùng bước lên sàn gỗ mềm. Ai làm sàn lún sâu hơn? Cuối bài bạn sẽ tự tính được: gót giày, và gấp tới 50 lần chú voi! - Trang bài: https://anim.vn/lop-8/vat-li/bai-15-ap-suat-tren-mot-be-mat/ - Video: https://youtu.be/IsrQzNjASsg (8:46) - Thuộc: Vật lí lớp 8 · Bài 15 - Bài tập về nhà (PDF, có lời giải): https://anim.vn/media/lop8-vat-li-bai-15/bai-tap-ve-nha.pdf ## Mục lục video - 0:00 Mở đầu: gót giày hay chân voi? - 0:23 Áp lực là gì? - 1:02 Độ lún phụ thuộc vào gì? - 1:41 Công thức p = F/S - 2:47 Gót giày và chân voi - 3:30 Tăng, giảm áp suất - 4:04 Dạng 1: Nhận biết áp lực - 4:53 Dạng 2: Tính áp suất - 6:07 Dạng 3: Tăng hay giảm áp suất - 6:47 Dạng 4: So sánh và tính ngược - 8:14 Kết bài > Một chú voi nặng 40 000 N và một chị đi giày cao gót nặng 500 N cùng bước lên sàn gỗ mềm. Ai làm sàn lún sâu hơn? > Cuối bài bạn sẽ tự tính được: **gót giày**, và gấp tới 50 lần chú voi! ## 1. Áp lực **Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.** - **Ví dụ 1.** Chiếc laptop nằm trên mặt bàn ép xuống mặt bàn. Lực này vuông góc với mặt bàn nên là áp lực. Mặt bàn nằm ngang thì áp lực **bằng trọng lượng** của laptop. - **Ví dụ 2.** Bạn dùng tay ép quyển sách sát vào tường. Lực tay nằm ngang, vuông góc với tường, nên **lực tay mới là áp lực lên tường**. Trọng lượng của sách hướng xuống, song song với mặt tường, nên **không phải** áp lực lên tường. → Áp lực không nhất thiết là trọng lượng, cũng không nhất thiết hướng xuống. Chỉ cần: **ép** lên một mặt và **vuông góc** với mặt đó. ## 2. Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào gì? Đặt một viên gạch 20 N (dài 20 cm, rộng 10 cm, dày 5 cm) lên tấm mút xốp: | Cách đặt | Mặt tiếp xúc | Vết lún | |---|---|---| | Nằm | 20 cm × 10 cm (rộng nhất) | nông nhất | | Lật sang mặt nhỏ hơn | 20 cm × 5 cm | sâu hơn | | Dựng đứng | 10 cm × 5 cm (nhỏ nhất) | sâu nhất | Cả ba lần áp lực đều là 20 N. Đặt thêm chai nước lên gạch (áp lực tăng) thì mút lún sâu hơn nữa. **Kết luận:** áp lực **càng lớn** và diện tích bị ép **càng nhỏ** thì mặt bị ép lún **càng sâu**. ## 3. Áp suất Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép: $$p = \frac{F}{S}$$ | Kí hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | |---|---|---| | $F$ | áp lực | niu-tơn (N) | | $S$ | diện tích bị ép | mét vuông (m²) | | $p$ | áp suất | niu-tơn trên mét vuông (N/m²) = **pa-xcan (Pa)** | - $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$: một niu-tơn đè lên mỗi mét vuông (rất nhỏ!). Trên lốp xe bạn hay gặp đơn vị **bar**: 1 bar = 100 000 Pa. - **Đổi diện tích:** $1\ \text{m}^2 = 10\,000\ \text{cm}^2$, nên $1\ \text{cm}^2 = 0{,}0001\ \text{m}^2$. **Ví dụ 1 (viên gạch 20 N).** - Đặt nằm: $S = 20 \times 10 = 200\ \text{cm}^2 = 0{,}02\ \text{m}^2$ → $p = 20 : 0{,}02 = 1\,000\ \text{Pa}$. - Dựng đứng: $S = 10 \times 5 = 50\ \text{cm}^2 = 0{,}005\ \text{m}^2$ → $p = 20 : 0{,}005 = 4\,000\ \text{Pa}$. Diện tích nhỏ đi 4 lần thì áp suất lớn lên 4 lần. **Ví dụ 2 (gót giày và chân voi).** - Voi: $F = 40\,000$ N, bốn chân $S = 0{,}4\ \text{m}^2$ → $p = 100\,000$ Pa. - Gót giày: $F = 500$ N dồn lên một gót $S = 1\ \text{cm}^2 = 0{,}0001\ \text{m}^2$ → $p = 5\,000\,000$ Pa. Gót giày gây áp suất **gấp 50 lần** chú voi. **Lực lớn chưa chắc áp suất lớn.** ## 4. Tăng, giảm áp suất | Muốn | Cách làm | Ví dụ | |---|---|---| | **Tăng** áp suất | tăng $F$ hoặc giảm $S$ | dao mài sắc (lưỡi mỏng), mũi kim khâu nhọn, đập búa mạnh hơn | | **Giảm** áp suất | giảm $F$ hoặc tăng $S$ | ván trượt tuyết dài và rộng, máy xúc bánh xích bản rộng, quai ba lô bản to | ## Lỗi hay gặp 1. **Quên đổi cm² ra m².** $600 : 20 = 30$ Pa là sai; phải đổi $20\ \text{cm}^2 = 0{,}002\ \text{m}^2$ rồi mới chia: $300\,000$ Pa. 2. **Coi mọi trọng lượng là áp lực.** Chỉ khi vật nằm trên mặt **nằm ngang** thì áp lực mới bằng trọng lượng. Sách ép vào tường: áp lực lên tường là lực tay. 3. **Nghĩ lực nằm ngang thì không phải áp lực.** Bấm nút thang máy trên tường: lực nằm ngang nhưng vuông góc với tường, vẫn là áp lực. 4. **Nghĩ lực lớn thì áp suất luôn lớn.** Phải xét cả diện tích bị ép (gót giày và chân voi). 5. **Quên nhân số chân.** Ghế bốn chân: diện tích bị ép là tổng cả bốn chân. ## Bài tập theo dạng ### Dạng 1: Nhận biết áp lực Cách làm: lực có **ép** lên một mặt không? Có **vuông góc** với mặt đó không? Đủ cả hai mới là áp lực. **Bài 1.** Lực nào là áp lực? a) Bình nước đặt trên nóc tủ lạnh ép lên nóc tủ. b) Lực của sợi dây kéo con diều. c) Ngón tay bấm nút thang máy trên tường.
Đáp án a) Là áp lực (ép xuống, vuông góc với nóc tủ). b) Không (lực kéo, không ép lên mặt nào). c) Là áp lực: lực nằm ngang nhưng vuông góc với mặt tường.
**Bài 2.** Quyển từ điển nặng 15 N được tay ép sát vào tường bằng lực 20 N theo phương ngang. Áp lực lên tường bằng bao nhiêu? Trọng lượng 15 N có phải áp lực lên tường không?
Đáp án Áp lực lên tường là lực tay: **20 N**. Trọng lượng 15 N hướng xuống, song song với tường nên **không phải** áp lực lên tường.
### Dạng 2: Tính áp suất Cách làm: tìm $F$ → tìm $S$ (đổi ra m²) → $p = F : S$. **Bài 3.** a) Bể cá nặng 1 200 N đặt trên mặt tủ nằm ngang, đáy bể tiếp xúc 0,4 m². Tính áp suất lên mặt tủ. b) Bạn ngồi trên ghế bốn chân, tổng áp lực lên sàn 600 N, mỗi chân tiếp xúc 5 cm². Tính áp suất lên sàn.
Đáp án a) $p = 1\,200 : 0{,}4 = 3\,000$ Pa. b) $S = 4 \times 5 = 20\ \text{cm}^2 = 0{,}002\ \text{m}^2$; $p = 600 : 0{,}002 = 300\,000$ Pa. (Chia $600 : 20 = 30$ là quên đổi đơn vị.)
**Bài 4.** Khối gỗ nặng 36 N, kích thước 30 cm × 20 cm × 10 cm. Tính áp suất lớn nhất và nhỏ nhất khối gỗ gây ra trên mặt sàn ngang.
Đáp án Lớn nhất khi đặt mặt nhỏ nhất: $S = 20 \times 10 = 200\ \text{cm}^2 = 0{,}02\ \text{m}^2$ → $p = 1\,800$ Pa. Nhỏ nhất khi đặt mặt lớn nhất: $S = 30 \times 20 = 600\ \text{cm}^2 = 0{,}06\ \text{m}^2$ → $p = 600$ Pa.
### Dạng 3: Tăng hay giảm áp suất? Cách làm: xem cách đó thay đổi $F$ hay $S$. $F$ tăng hoặc $S$ giảm → áp suất tăng; $F$ giảm hoặc $S$ tăng → áp suất giảm. **Bài 5.** Mỗi cách sau làm tăng hay giảm áp suất? a) Mài mỏng lưỡi kéo. b) Xe tải chở nặng được lắp thêm nhiều bánh. c) Đóng đinh, đập búa mạnh hơn.
Đáp án a) Tăng ($S$ giảm). b) Giảm ($S$ tăng). c) Tăng ($F$ tăng, $S$ không đổi).
### Dạng 4: So sánh và tính ngược Cách làm: tính áp suất từng trường hợp rồi so sánh; muốn tìm diện tích thì $S = F : p$, tìm áp lực thì $F = p \times S$. **Bài 6.** Bạn Nam nặng 500 N đứng trên hai ván trượt tuyết tổng 0,25 m². Chú mèo nặng 40 N, bốn bàn chân tổng 20 cm². Ai gây áp suất lớn hơn lên mặt tuyết?
Đáp án Nam: $500 : 0{,}25 = 2\,000$ Pa. Mèo: $20\ \text{cm}^2 = 0{,}002\ \text{m}^2$, $40 : 0{,}002 = 20\,000$ Pa. Chú mèo gây áp suất **gấp 10 lần** Nam dù nhẹ hơn nhiều.
**Bài 7.** Tủ nặng 1 500 N đặt trên sàn gỗ mỏng chịu được tối đa 6 000 Pa. Tấm đế kê dưới tủ phải có diện tích ít nhất bao nhiêu?
Đáp án $S = F : p = 1\,500 : 6\,000 = 0{,}25\ \text{m}^2$ (ví dụ tấm đế vuông cạnh 50 cm).
## Trò chơi ở nhà (5 phút): "Dấu chân trên bột" 1. Rải một lớp bột mì (hoặc muối) mỏng, phẳng trên khay. 2. Lần lượt ấn nhẹ bằng cùng một lực: đầu đũa, đáy cốc, lòng bàn tay. So sánh vết lõm. 3. Giữ nguyên đáy cốc, ấn mạnh hơn. Vết lõm thay đổi thế nào? 4. Đi tìm trong nhà 3 đồ vật được làm để **tăng** áp suất (dao, kéo, kim…) và 3 đồ vật để **giảm** áp suất (quai túi bản to, chân bàn có đế…). Ai tìm được nhiều hơn thắng! ## Lời thoại video ### 0:00 Mở đầu: gót giày hay chân voi? Một chú voi nặng 40 000 N, và một chị đi giày cao gót, chỉ nặng 500 N. Cả hai cùng bước lên một sàn gỗ mềm. Theo bạn, ai làm sàn lún sâu hơn? Câu trả lời có thể làm bạn bất ngờ. Để giải được, ta cần hai khái niệm: áp lực và áp suất. ### 0:23 Áp lực là gì? Đầu tiên là áp lực. Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Ví dụ một: chiếc laptop nằm trên mặt bàn. Laptop ép xuống, vuông góc với mặt bàn, nên đó là áp lực. Khi mặt bàn nằm ngang, áp lực đúng bằng trọng lượng của laptop. Ví dụ hai: bạn dùng tay ép một quyển sách sát vào tường. Lực tay theo phương ngang, vuông góc với mặt tường. Đây mới là áp lực lên tường. Còn trọng lượng của sách hướng xuống, song song với mặt tường, nên không phải áp lực lên tường. Vậy áp lực không nhất thiết là trọng lượng. Chỉ cần vuông góc với mặt bị ép. ### 1:02 Độ lún phụ thuộc vào gì? Áp lực làm mặt bị ép lún xuống. Lún nhiều hay ít phụ thuộc vào gì? Lấy một viên gạch nặng 20 N, đặt lên tấm mút xốp. Đặt nằm, mặt tiếp xúc rộng nhất: mút lún rất ít. Lật sang mặt nhỏ hơn: lún sâu hơn. Dựng đứng, mặt tiếp xúc nhỏ nhất: lún sâu nhất. Cả ba lần, áp lực vẫn là 20 N. Chỉ có diện tích bị ép thay đổi. Giờ giữ nguyên cách đặt, nhưng để thêm một chai nước lên trên viên gạch. Áp lực tăng, mút lún sâu hơn nữa. Kết luận: áp lực càng lớn, và diện tích bị ép càng nhỏ, thì mặt bị ép lún càng sâu. ### 1:41 Công thức p = F/S Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép. Công thức: p = F/S. Trong đó, F là áp lực, tính bằng niu-tơn (N); S là diện tích bị ép, tính bằng mét vuông (m²). Đơn vị của áp suất là N/m², còn gọi là pa-xcan (Pa). 1 Pa là 1 N đè lên mỗi mét vuông, một áp suất rất nhỏ. Quay lại viên gạch: dài 20 cm, rộng 10 cm, dày 5 cm. Đặt nằm, diện tích bị ép là 20 × 10 = 200 cm². 1 m² = 10 000 cm², nên đổi ra được 0,02 m². Áp suất = 20 : 0,02 = 1 000 Pa. Dựng đứng, diện tích chỉ còn 10 × 5 = 50 cm², tức 0,005 m². Áp suất = 20 : 0,005 = 4 000 Pa. Diện tích nhỏ đi 4 lần, áp suất lớn lên 4 lần. Đúng như vết lún ta vừa thấy. ### 2:47 Gót giày và chân voi Giờ giải câu đố lúc đầu. Chú voi nặng 40 000 N, đứng trên bốn chân, tổng diện tích khoảng 0,4 m². Áp suất = 40 000 : 0,4 = 100 000 Pa. Chị đi giày cao gót nặng 500 N. Có lúc bước đi, cả người dồn lên một gót giày, chỉ khoảng 1 cm². Nếu quên đổi đơn vị: 500 : 1 = 500. Sai rồi! 1 cm² = 0,0001 m². Áp suất = 500 : 0,0001 = 5 000 000 Pa. Gấp 50 lần chú voi! Lực lớn chưa chắc áp suất lớn. Phải xét cả diện tích bị ép. ### 3:30 Tăng, giảm áp suất Từ công thức p = F/S, ta biết cách điều khiển áp suất. Muốn tăng áp suất: tăng áp lực, hoặc giảm diện tích bị ép. Ví dụ: dao được mài sắc, lưỡi dao thật mỏng, nên chỉ cần ấn nhẹ là cắt được. Mũi kim khâu rất nhọn, diện tích rất nhỏ, nên đâm xuyên vải dễ dàng. Muốn giảm áp suất: giảm áp lực, hoặc tăng diện tích bị ép. Ván trượt tuyết dài và rộng, nên người đi không bị lún xuống tuyết. Máy xúc có bánh xích bản rộng, nên dù rất nặng vẫn đi được trên đất mềm. ### 4:04 Dạng 1: Nhận biết áp lực Phần bài tập. Dạng 1: nhận biết áp lực. Cách làm: lực phải ép lên một mặt, và vuông góc với mặt đó. Đủ cả hai mới là áp lực. Bài 1. Lực nào sau đây là áp lực? Bạn hãy tạm dừng video và thử làm. Câu a: bình nước đặt trên nóc tủ lạnh, ép lên nóc tủ. Lực ép xuống, vuông góc với nóc tủ. Là áp lực. Câu b: lực của sợi dây kéo con diều. Đây là lực kéo, không ép lên mặt nào cả. Không phải áp lực. Câu c: ngón tay bấm nút thang máy trên tường. Nhiều bạn nghĩ: lực nằm ngang thì không phải áp lực. Sai! Lực bấm vuông góc với mặt tường, nên vẫn là áp lực. ### 4:53 Dạng 2: Tính áp suất Dạng 2: tính áp suất. Cách làm: tìm áp lực, tìm diện tích bị ép rồi đổi ra mét vuông, cuối cùng lấy áp lực chia diện tích. Bài 2a. Bể cá nặng 1 200 N, đặt trên mặt tủ nằm ngang, đáy bể rộng 0,4 m². Tính áp suất lên mặt tủ. Bạn hãy tạm dừng video và thử làm. Mặt tủ nằm ngang, nên áp lực bằng trọng lượng bể: 1 200 N. p = 1 200 : 0,4 = 3 000 Pa. Câu b. Bạn ngồi trên ghế bốn chân, tổng áp lực lên sàn 600 N, mỗi chân tiếp xúc 5 cm². Tính áp suất lên sàn. Tạm dừng và thử nhé. Diện tích bị ép là cả bốn chân: 4 × 5 = 20 cm². Nếu lấy 600 : 20 = 30 Pa. Sai, vì chưa đổi đơn vị! 20 cm² = 0,002 m². p = 600 : 0,002 = 300 000 Pa. ### 6:07 Dạng 3: Tăng hay giảm áp suất Dạng 3: tăng hay giảm áp suất. Cách làm: xem áp lực hay diện tích thay đổi. Áp lực tăng hoặc diện tích giảm thì áp suất tăng, và ngược lại. Bài 3. Mỗi cách sau làm tăng hay giảm áp suất? Bạn hãy tạm dừng video và thử phân loại. Câu a: mài mỏng lưỡi kéo. Diện tích bị ép giảm, nên áp suất tăng. Câu b: xe tải chở nặng được lắp thêm nhiều bánh. Diện tích tiếp xúc với đường tăng, nên áp suất giảm. Câu c: đóng đinh, đập búa mạnh hơn. Lần này diện tích không đổi, nhưng áp lực tăng, nên áp suất tăng. ### 6:47 Dạng 4: So sánh và tính ngược Dạng 4: so sánh và tính ngược. Cách làm: tính áp suất từng trường hợp rồi so sánh. Tìm diện tích thì dùng S = F : p. Bài 4a. Nam nặng 500 N, đứng trên hai ván trượt tuyết tổng 0,25 m². Chú mèo nặng 40 N, bốn bàn chân tổng 20 cm². Ai gây áp suất lớn hơn lên tuyết? Bạn hãy tạm dừng video và thử làm. Nam nặng hơn nhiều, vậy Nam gây áp suất lớn hơn? Chưa chắc! Áp suất của Nam: 500 : 0,25 = 2 000 Pa. Chú mèo: 20 cm² = 0,002 m². 40 : 0,002 = 20 000 Pa. Chú mèo gây áp suất gấp mười lần Nam, nên chân mèo lún, còn Nam thì lướt đi. Câu b. Chiếc tủ nặng 1 500 N cần đặt trên sàn gỗ mỏng, sàn chịu được tối đa 6 000 Pa. Tấm đế kê dưới tủ phải rộng ít nhất bao nhiêu mét vuông? Tạm dừng và thử nhé. Từ p = F/S, suy ra S = F : p. S = 1 500 : 6 000 = 0,25 m². Tức là một tấm đế vuông, mỗi cạnh 50 cm. ### 8:14 Kết bài Tóm lại bài hôm nay. Áp lực là lực ép vuông góc với mặt bị ép. Áp suất p = F/S, đơn vị pa-xcan (Pa). Nhớ đổi diện tích ra mét vuông. Muốn tăng áp suất thì tăng áp lực hoặc giảm diện tích; muốn giảm thì làm ngược lại. Bạn vừa luyện bốn dạng: nhận biết áp lực, tính áp suất, tăng giảm áp suất, và so sánh, tính ngược. Lần sau thấy một chiếc gót giày nhọn, bạn sẽ biết vì sao nó mạnh hơn cả chân voi.