Mở đầu trang 62

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

Lời giải:

• Khi em bé đứng trên đệm: trọng lượng tập trung lên diện tích nhỏ (hai bàn chân) → áp suất lớn → đệm bị lún sâu.
• Khi người lớn nằm trên đệm: trọng lượng phân bố trên diện tích lớn (cả thân người) → áp suất nhỏ → đệm lún ít.

→ Dù người lớn nặng hơn em bé, nhưng do diện tích tiếp xúc lớn hơn nên áp suất nhỏ hơn, đệm lún ít hơn.

I. Áp lực là gì?

Câu hỏi trang 62 mục I

Đề bài: Quan sát Hình 15.1, hãy chỉ ra lực nào trong số các lực được mô tả dưới 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 mũ đinh.
• Lực của đầu đinh tác dụng lên tấm xốp.

Lời giải:

Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.

→ Vậy các áp lực là: lực của thùng hàng lên mặt sàn, lực của ngón tay lên mũ đinh và lực của đầu đinh lên tấm xốp.

II. Áp suất

Hoạt động trang 63 mục II

Đề bài:

Chuẩn bị: Hai khối sắt giống nhau có dạng hình hộp chữ nhật; một khay nhựa hoặc thuỷ 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 Bảng 15.1.

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

Lời giải:

Bảng 15.1. Kết quả thí nghiệm

Giải thích:

• So sánh b với a: trường hợp b có 2 khối sắt chồng lên nhau nên áp lực gấp đôi ($F_b > F_a$), diện tích đáy không đổi ($S_b = S_a$) → khối sắt lún sâu hơn ($h_b > h_a$).
• So sánh c với a: trường hợp c đặt khối sắt đứng nên diện tích đáy nhỏ hơn ($S_c < S_a$), áp lực không đổi (vẫn 1 khối, $F_c = F_a$) → khối sắt lún sâu hơn ($h_c > h_a$).

Nhận xét: Độ lún (tác dụng của áp lực) phụ thuộc vào hai yếu tố:

• Độ lớn của áp lực F: khi S không đổi, F càng lớn thì độ lún càng sâu.
• Diện tích bị ép S: khi F không đổi, S càng nhỏ thì độ lún càng sâu.

Câu hỏi 1 trang 64 mục II

Đề bài: Một xe tăng có trọng lượng $350\,000$ N.

a) Tính áp suất của xe tăng tác dụng vào mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đường là $1,5 \text{ m}^2$.

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 nằm ngang là $250 \text{ cm}^2$.

Lời giải:

a) Áp dụng công thức $p = \dfrac{F}{S}$:

$$p_{\text{xe tăng}} = \dfrac{F}{S} = \dfrac{350\,000}{1,5} \approx 233\,333 \text{ (N/m}^2\text{)}$$

b) Đổi đơn vị diện tích: $250 \text{ cm}^2 = 0,025 \text{ m}^2$.

Áp suất của ô tô:

$$p_{\text{ô tô}} = \dfrac{F}{S} = \dfrac{25\,000}{0,025} = 1\,000\,000 \text{ (N/m}^2\text{)}$$

So sánh: $p_{\text{ô tô}} > p_{\text{xe tăng}}$ ($1\,000\,000 > 233\,333$).

→ Vậy mặc dù xe tăng nặng hơn ô tô nhiều lần, nhưng do diện tích tiếp xúc của bản xích lớn nên áp suất của xe tăng lên mặt đường nhỏ hơn áp suất của ô tô. Vì vậy xe tăng có thể đi trên đất mềm mà không bị lún sâu.

Câu hỏi 2 trang 64 mục II

Đề bài: Hãy trả lời câu hỏi đã đặt ra ở phần mở bài.

Lời giải:

Câu hỏi: Tại sao khi em bé đứng lên đệm thì đệm bị lún sâu hơn khi người lớn nằm trên nó?

Giải thích bằng kiến thức áp suất:

• Em bé đứng: áp lực (trọng lượng em bé) tác dụng lên diện tích nhỏ (hai bàn chân) → áp suất lớn → đệm lún sâu.
• Người lớn nằm: áp lực (trọng lượng người lớn) tác dụng lên diện tích lớn (cả thân người) → áp suất nhỏ → đệm lún ít.

→ Áp suất phụ thuộc cả vào áp lực và diện tích bị ép. Dù người lớn nặng hơn, nhưng diện tích tiếp xúc lớn hơn rất nhiều nên áp suất nhỏ hơn so với em bé đứng.

Câu hỏi 3 trang 64 mục II

Đề bài: Từ công thức tính áp suất $p = \dfrac{F}{S}$, hãy đưa ra nguyên tắc để làm tăng, giảm áp suất.

Lời giải:

Từ công thức $p = \dfrac{F}{S}$, ta có các nguyên tắc sau:

Để tăng áp suất:

• Tăng áp lực F (giữ nguyên diện tích bị ép S).
• Giảm diện tích bị ép S (giữ nguyên áp lực F).
• Hoặc đồng thời tăng F và giảm S.

Để giảm áp suất:

• Giảm áp lực F (giữ nguyên S).
• Tăng diện tích bị ép S (giữ nguyên F).
• Hoặc đồng thời giảm F và tăng S.

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

Hoạt động trang 64 mục III

Đề bài: Thảo luận và thực hiện những nhiệm vụ dưới 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.

Lời giải:

1. Phương án đóng cọc xuống đất dễ dàng:

• Vót nhọn đầu cọc → giảm diện tích bị ép S → tăng áp suất → cọc dễ xuyên qua đất.
• Dùng búa nặng đập mạnh vào đầu cọc → tăng áp lực F → tăng áp suất → cọc nhanh xuống đất.

→ Cả hai cách đều dựa trên nguyên tắc tăng áp suất.

2. Cách giúp xe ô tô vượt qua vùng đất sụt lún:

• Người ta đặt các tấm ván dày, rộng (hoặc tấm gỗ, tấm sắt lớn) dưới bánh xe theo hướng xe đi.

→ Giải thích: Tấm ván giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đất → giảm áp suất xe tác dụng lên đất → xe không bị lún và có thể vượt qua vùng đất mềm.

Câu hỏi trang 64 mục III

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

Lời giải:

Ví dụ về làm tăng áp suất (giảm S hoặc tăng F):

• Mài sắc lưỡi dao, lưỡi kéo, lưỡi cày → diện tích nhỏ → dễ cắt, dễ cày.
• Mũi kim, mũi đinh, đầu khoan được vót nhọn → dễ xuyên vào vật.
• Bánh xe đạp đường đua mỏng → tiếp xúc ít với mặt đường → giảm ma sát, tăng tốc.

Ví dụ về làm giảm áp suất (tăng S hoặc giảm F):

• Móng nhà xây rộng hơn tường → giảm áp suất xuống nền đất → nhà không bị lún.
• Xe tăng, máy kéo, máy ủi dùng bản xích rộng → đi được trên đất mềm.
• Lốp xe tải lớn, xe có nhiều bánh → giảm áp suất xuống mặt đường.
• Người đi trên tuyết dùng giày tuyết hoặc ván trượt → không bị lún xuống tuyết.

Em có thể

Biện pháp làm tăng, giảm áp suất trong các tình huống cụ thể

Lời giải:

Dựa vào công thức $p = \dfrac{F}{S}$, ta có các biện pháp sau:

Khi muốn tăng áp suất (ví dụ: đóng đinh, cắt, đâm xuyên):

• Tăng áp lực bằng cách dùng lực mạnh hơn, vật nặng hơn (búa to, búa nặng).
• Giảm diện tích bằng cách làm vật nhọn, sắc, mỏng (mài sắc dao, vót nhọn cọc, mũi kim).

Khi muốn giảm áp suất (ví dụ: chống lún, tránh hỏng mặt sàn):

• Giảm áp lực bằng cách giảm khối lượng vật đặt lên.
• Tăng diện tích bị ép bằng cách dùng tấm lót rộng, đế giày to, móng nhà rộng, lốp xe to.

Vì sao ống hút cắm vào hộp sữa có một đầu nhọn?

Lời giải:

Ống hút cắm vào hộp sữa được làm có một đầu nhọn vì:

• Đầu nhọn có diện tích tiếp xúc rất nhỏ với màng nhôm (hoặc giấy) bịt miệng lỗ trên hộp sữa.
• Khi ấn ống hút xuống, theo công thức $p = \dfrac{F}{S}$, với cùng một áp lực F, diện tích S càng nhỏ thì áp suất p càng lớn.

→ Áp suất tạo ra ở đầu nhọn rất lớn, dễ dàng chọc thủng màng nhôm/giấy của hộp sữa mà không cần dùng lực mạnh.

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu