Giải Khoa Học Tự nhiên 8 trang 67
Lời giải chi tiết SGK Lớp 8 · Môn Khoa Há»c Tá»± NhiĂªn · Trang 67–68
Hai trang này (đánh số 65–66 trong sách) thuộc Bài 15 – phần II "Áp suất". Mình sẽ tóm tắt lý thuyết rồi giải hết các câu hỏi nhé.
Tóm tắt lý thuyết
Áp suất sinh ra khi có áp lực tác dụng lên một diện tích bề mặt. Áp suất bằng độ lớn áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép:
$$p = \frac{F}{S}$$
Trong đó: p là áp suất, F là áp lực (N), S là diện tích bị ép (m²).
Đơn vị áp suất: paxcan (Pa), với $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$.
Các đơn vị khác:
- $1\ \text{atm} = 1{,}013 \cdot 10^5\ \text{Pa}$
- $1\ \text{mmHg} = 133{,}3\ \text{Pa}$
- $1\ \text{Bar} = 10^5\ \text{Pa}$
Nguyên tắc quan trọng: muốn tăng áp suất thì tăng F hoặc giảm S; muốn giảm áp suất thì giảm F hoặc tăng S.
Bài thí nghiệm: Hoàn thành Bảng 15.1
Phân tích ba trường hợp ở Hình 15.2:
- a) Một khối sắt đặt nằm.
- b) Hai khối sắt đặt nằm chồng lên nhau (cùng diện tích đáy như a nhưng áp lực gấp đôi).
- c) Một khối sắt dựng đứng (cùng áp lực như a nhưng diện tích bị ép nhỏ hơn).
| Áp lực (F) | Diện tích bị ép (S) | Độ lún (h) |
|---|---|---|
| $F_b > F_a$ | $S_b = S_a$ | $h_b > h_a$ |
| $F_c = F_a$ | $S_c < S_a$ | $h_c > h_a$ |
Nhận xét: Độ lún (tác dụng của áp lực) phụ thuộc hai yếu tố:
- Áp lực càng lớn thì độ lún càng lớn (so sánh a với b).
- Diện tích bị ép càng nhỏ thì độ lún càng lớn (so sánh a với c).
Bài 1: Áp suất của xe tăng và ô tô
Đề: Một xe tăng có trọng lượng 350 000 N.
- a) Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đường là 1,5 m².
- b) 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 là 250 cm².
Lời giải:
a) Áp suất xe tăng tác dụng lên mặt đường:
$$p_{xt} = \frac{F}{S} = \frac{350\,000}{1{,}5} \approx 233\,333\ \text{Pa}$$
b) Đổi diện tích ô tô: $250\ \text{cm}^2 = 0{,}025\ \text{m}^2$.
Áp suất của ô tô:
$$p_{ot} = \frac{25\,000}{0{,}025} = 1\,000\,000\ \text{Pa} = 10^6\ \text{Pa}$$
So sánh: $p_{xt} \approx 233\,333\ \text{Pa} < p_{ot} = 1\,000\,000\ \text{Pa}$.
Vậy áp suất của ô tô lớn hơn áp suất của xe tăng (lớn hơn khoảng 4,3 lần). Mặc dù xe tăng nặng hơn rất nhiều nhưng nhờ diện tích tiếp xúc của bản xích lớn nên áp suất lại nhỏ hơn.
Bài 2: Trả lời câu hỏi mở bài
Câu hỏi mở bài thường là: tại sao xe tăng rất nặng nhưng lại chạy được trên nền đất mềm mà không bị lún, trong khi ô tô nhẹ hơn lại dễ lún?
Trả lời: Xe tăng dùng bản xích có diện tích tiếp xúc rất lớn nên áp suất tác dụng lên mặt đất nhỏ (như tính ở Bài 1), do đó không bị lún. Ô tô có diện tích bánh tiếp xúc nhỏ nên áp suất lớn hơn, dễ lún xuống nền đất mềm.
Bài 3: Nguyên tắc làm tăng, giảm áp suất
Đề: Từ công thức $p = \dfrac{F}{S}$, hãy đưa ra nguyên tắc để làm tăng, giảm áp suất.
Lời giải: Vì áp suất tỉ lệ thuận với áp lực F và tỉ lệ nghịch với diện tích bị ép S nên:
- Muốn tăng áp suất: tăng áp lực F (giữ nguyên S), hoặc giảm diện tích bị ép S (giữ nguyên F), hoặc vừa tăng F vừa giảm S.
- Muốn giảm áp suất: giảm áp lực F, hoặc tăng diện tích bị ép S, hoặc vừa giảm F vừa tăng S.
Bài 4: Thảo luận – công dụng của việc tăng, giảm áp suất
Câu 1. Một người làm vườn cần đóng một chiếc cọc xuống đất. Hãy đề xuất phương án để đóng cọc dễ dàng. Giải thích.
Trả lời: Vót nhọn đầu cọc (giảm diện tích bị ép) và dùng búa nặng đóng mạnh (tăng áp lực). Cả hai cách đều làm tăng áp suất tác dụng lên đất nên cọc dễ cắm sâu xuống.
Câu 2. Để xe ô tô vượt qua vùng đất sụt lún, người ta thường làm như thế nào?
Trả lời: Lót những tấm ván, gỗ hoặc tấm thép rộng dưới bánh xe. Cách này làm tăng diện tích tiếp xúc với mặt đất, nhờ đó giảm áp suất, giúp xe không bị lún và vượt qua được vùng đất mềm.
Câu 3. Hãy giải thích tại sao cá sấu có hàm răng rất nhọn.
Trả lời: Răng nhọn có diện tích tiếp xúc rất nhỏ. Với cùng một lực cắn, diện tích càng nhỏ thì áp suất càng lớn, nên răng nhọn tạo áp suất rất lớn lên con mồi, giúp cá sấu dễ dàng cắn xé và giữ chặt con mồi.
Bài 5: Ví dụ thực tế về tăng, giảm áp suất
Một số ví dụ:
- Dao, kéo, kim khâu được mài sắc/nhọn để tăng áp suất, cắt và đâm dễ hơn.
- Lưỡi cuốc, lưỡi xẻng mài bén để dễ xới đất.
- Móng nhà, móng cầu làm bản rộng để giảm áp suất, tránh lún.
- Đường ray tàu hỏa đặt trên các thanh tà vẹt rộng để phân bố áp lực, giảm áp suất lên nền.
- Xe lội bùn, máy kéo dùng bánh xích bản to để giảm áp suất, không bị lún.
Phần "Em có thể": Vì sao ống hút cắm vào hộp sữa có một đầu nhọn?
Trả lời: Đầu ống hút được vót nhọn để giảm diện tích bị ép. Khi ấn xuống, áp lực tập trung trên diện tích rất nhỏ nên tạo áp suất lớn, dễ dàng đâm thủng lớp màng của hộp sữa.
Tóm lại, trọng tâm hai trang này là công thức $p = \dfrac{F}{S}$ và ý tưởng "muốn tăng áp suất thì giảm diện tích, muốn giảm áp suất thì tăng diện tích". Nắm chắc điều này là em giải được hết các bài liên hệ thực tế.