Áp suất chất lỏng. Áp suất khí quyển

Vì sao thợ lặn càng xuống sâu càng thấy tai bị ép? Vì sao hút cạn hộp sữa thì vỏ hộp bẹp lại?
Cả hai đều do áp suất: áp suất của nước và áp suất của không khí.

1. Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương

Chất lỏng ép lên mọi vật ở trong lòng nó, từ mọi phía: từ trên xuống, từ hai bên, và cả từ dưới lên.

• Ví dụ 1. Bạn cho tay vào một túi ni lông mỏng rồi nhúng xuống chậu nước: túi ôm sát lấy bàn tay từ mọi phía — nước đang ép túi vào tay.
• Ví dụ 2. Một hộp bút kín chìm trong bể cá: nước ép lên nắp hộp, ép vào hai thành bên và đẩy đáy hộp từ dưới lên. Hai thành bên ở cùng độ sâu chịu áp suất như nhau.

2. Càng sâu, áp suất chất lỏng càng lớn

• Ví dụ 1. Chai nhựa cao, đục ba lỗ theo hàng dọc (trên, giữa, dưới), đổ đầy nước: tia ở lỗ dưới cùng phun xa nhất vì chỗ đó sâu nhất, nước bị ép mạnh nhất.
• Ví dụ 2. Thợ lặn ở 2 m, 10 m, 20 m: càng xuống sâu, nước ép lên người càng mạnh, nên phải lặn xuống từ từ.

Hai điều cần nhớ:

• Độ sâu đo từ mặt thoáng (mặt nước) đi xuống, không đo từ đáy lên.
• Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc độ sâu (cùng một chất lỏng), không phụ thuộc bình rộng hay hẹp, nhiều nước hay ít nước.

3. Chất lỏng truyền áp suất nguyên vẹn theo mọi hướng

Áp suất tác dụng vào chất lỏng (ấn, bóp, đẩy pít-tông…) được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.

• Ví dụ 1. Quả bóng cao su đầy nước có vài lỗ kim quanh bóng: bóp nhẹ một chỗ, nước phun ra ở tất cả các lỗ, không chỉ lỗ gần tay.
• Ví dụ 2. Ghế cắt tóc (máy nén thuỷ lực): pít-tông nhỏ diện tích $s$, pít-tông lớn diện tích $S$, nối nhau bằng dầu. Áp suất ở hai pít-tông bằng nhau, nên

$\frac{F}{f} = \frac{S}{s}$

diện tích lớn gấp bao nhiêu lần thì lực nâng $F$ lớn gấp bấy nhiêu lần lực ấn $f$. Diện tích gấp 30 lần, đạp 100 N → ghế được nâng bằng 3 000 N.

4. Áp suất khí quyển

Trái Đất được bao bọc bởi lớp không khí dày hàng nghìn ki-lô-mét — khí quyển. Áp suất do lớp không khí này gây ra lên mọi vật trên Trái Đất gọi là áp suất khí quyển; nó tác dụng theo mọi phương.

• Ví dụ 1. Hút cạn hộp sữa: không khí trong hộp bị hút bớt → áp suất trong hộp nhỏ hơn áp suất khí quyển bên ngoài → vỏ hộp bị ép bẹp.
• Ví dụ 2. Bình nước cho chó mèo (chai úp ngược trên khay): nước chảy ra vừa ngập miệng chai thì dừng, vì không khí ép lên mặt nước trong khay, giữ cột nước từ dưới lên.

5. Ù tai khi áp suất đổi đột ngột

Hai bên màng nhĩ bình thường có áp suất cân bằng. Khi áp suất bên ngoài đổi đột ngột (xe đổ đèo nhanh, lặn xuống đáy bể bơi sâu…), màng nhĩ bị đẩy lệch về phía áp suất nhỏ hơn → tai nghe lụp bụp, ù đi. Nuốt nước bọt, ngáp, nhai kẹo làm vòi tai mở ra, không khí vào tai giữa, cân bằng lại áp suất.

6. Ứng dụng áp suất không khí

Lỗi hay gặp

• ❌ "Bình càng nhiều nước thì đáy chịu áp suất càng lớn." → ✅ Chỉ cần xét độ sâu.
• ❌ Đo độ sâu từ đáy lên ("A cách đáy 10 cm nên A nông"). → ✅ Độ sâu = khoảng cách từ mặt thoáng xuống.
• ❌ "Máy nén thuỷ lực làm áp suất ở pít-tông lớn gấp nhiều lần." → ✅ Áp suất bằng nhau; chỉ lực gấp nhiều lần.
• ❌ "Miệng kéo nước lên ống hút." → ✅ Không khí trong ống bị bớt đi, áp suất khí quyển đẩy nước lên.

Bài tập theo dạng

Dạng 1. So sánh áp suất chất lỏng tại các điểm

Cách làm: tìm độ sâu từng điểm (tính từ mặt thoáng xuống) → điểm nào sâu hơn thì áp suất lớn hơn.

Bài 1. Bể cá có nước sâu 50 cm. Điểm A cách đáy 10 cm, điểm B cách mặt nước 30 cm, điểm C cách mặt nước 5 cm.
a) Tính độ sâu của A. b) So sánh áp suất nước tại A và B. c) Xếp A, B, C theo áp suất tăng dần.

Bài 2. Bể bơi rộng, nước sâu 1,5 m; một ống hẹp thẳng đứng đầy nước, cao 2 m. Đáy nào chịu áp suất nước lớn hơn?

Dạng 2. Máy nén thuỷ lực

Cách làm: tìm số lần $S : s$ → lực lớn $F = f \times$ (số lần), lực nhỏ $f = F :$ (số lần).

Bài 3. Kích thuỷ lực ở tiệm sửa xe: pít-tông nhỏ 4 cm², pít-tông lớn 200 cm².
a) Ấn pít-tông nhỏ 150 N thì lực nâng bao nhiêu? b) Áp suất ở pít-tông lớn có gấp 50 lần áp suất ở pít-tông nhỏ không? c) Muốn nâng chiếc xe 12 000 N phải ấn bao nhiêu?

Dạng 3. Giải thích hiện tượng bằng áp suất khí quyển

Cách làm: (1) tìm chỗ không khí bị bớt đi hoặc bị nén; (2) so sánh áp suất hai bên; (3) bên áp suất lớn đẩy về bên nhỏ.

Bài 4. a) Vì sao uống bằng ống hút thì nước đi lên miệng? b) Giác hút dính chặt trên kính, muốn gỡ nhẹ nhàng thì làm thế nào?

Trò chơi ở nhà (5 phút)

1. Chai ba tia: chai nhựa 1,5 l, nhờ bố mẹ dùng đinh nóng đục 3 lỗ theo hàng dọc. Đặt chai trong chậu, đổ đầy nước, đo xem tia nào xa nhất. Đổ thêm nước cho mặt nước cao lên — các tia thay đổi thế nào?
2. Túi ni lông ôm tay: nhúng tay trong túi ni lông vào xô nước, cảm nhận túi ép từ mọi phía; nhúng sâu hơn, túi ép chặt hơn không?
3. Thi gỡ giác hút: dán giác hút lên mặt kính/gạch men, thử kéo thẳng ra rồi thử nhấc mép — cách nào dễ hơn? Giải thích bằng áp suất khí quyển.