76 bài tập Khoa học tự nhiên 8 Chân trời sáng tạo Bài 16 có đáp án

Vì p$_{1}$ = $\frac{{F}_{1}}{{S}_{1}}=\frac{{m}_{1}}{{S}_{1}}$;

p$_{2}$ = $\frac{{F}_{2}}{{S}_{2}}=\frac{1{,}2{m}_{1}.1{,}2}{{S}_{1}}=\frac{1{,}44{m}_{1}}{{S}_{1}}=1{,}44{P}_{1}\Rightarrow$ p$_{2}$ = 1,44 p$_{1}$.

Trọng lượng của bao gạo là: P$_{1}$ = 10 × m$_{1}$ = 10 × 60 = 600 N

Trọng lượng của ghế là: P$_{2}$ = 10 × m$_{2}$= 10 × 4 = 40 N

Diện tích tiếp xúc của 4 chân ghế với mặt đất là: S = 4 × 8 cm$^{2}$ = 4 × 0,0008 m$^{2}$ = 0,0032 m$^{2}$.

Áp suất các chân ghế tác dụng lên mặt đất là:

$p=\frac{F}{S}=\frac{{P}_{1}+{P}_{2}}{S}=\frac{600+40}{0{,}0032}=200\ 000\ Pa=200\ 000\ N/{m}^{2}$

Thể tích của khối sắt là: V = 50 × 35 × 15 = 22 500 cm$^{3}$ = 225.10$^{-4}$ m$^{3}$

Trọng lượng của khối sắt là: P = 10 × D × V = 10 × 7800 × 225.10$^{-4}$ = 1 755 N

Diện tích mặt bị ép là: $p=\frac{F}{S}\Rightarrow S=\frac{F}{p}=\frac{P}{p}=\frac{1755}{39000}=0{,}045\ {m}^{2}$

Khi đặt đứng khối sắt, với mặt đáy có các cạnh có kích thước là 30 cm × 15 cm thì diện tích mặt bị ép: S$_{đ}$ = 30 × 15 = 450 cm$^{3}$ = 0,045 m$^{2}$

Ta thấy S = S$_{đ}$

Vậy người ta phải đặt đứng khối sắt để áp suất của nó gây lên mặt sàn là 39 000 N/m$^{2}$.

Trọng lượng máy cày: P = 10$^{3}$ × 10 = 10$^{4}$ N

Áp suất: $p=\frac{P}{S}\Rightarrow S=\frac{P}{p}=\frac{{10}^{4}}{10000}=1\ {m}^{2}$

– Áp suất là độ lớn của áp lực lên một đơn vị diện tích bị ép.

– Đơn vị đo áp suất là N/m$^{2}$ còn gọi là paxcan (Pa).

– Ngoài ra ta còn dùng các đơn vị đo áp suất khác:

● Atmosphere (kí hiệu là atm): 1 atm = 1,013.10$^{6}$ Pa

● Milimet thuỷ ngân (kí hiệu là mm Hg): 1 mmHg = 133,3 Pa

● Bar: 1 Bar = 10$^{5}$ Pa.

– Để tăng áp suất thì ta cần tăng áp lực F hoặc giảm diện tích bị ép S.

– Mũi kim nhọn làm giảm diện tích tiếp xúc nên tăng áp suất, do đó dễ dàng xuyên qua vải.

– Chân ghế chịu áp lực lớn nên phải có diện tích tiếp xúc lớn, để áp suất tác dụng lên mặt sàn nhỏ, ghế không bị gãy.

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

– Đơn vị đo áp lực là N.

– Để tăng áp lực thì ta cần tăng lực ép vuông góc lên diện tích bị ép.

Vì áp suất phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và áp lực, diện tích tiếp xúc càng nhỏ thì áp suất càng lớn, nên:

a) Người ta thường vót nhọn các cọc gỗ này để không cần dùng một lực quá lớn mà vẫn có thể đóng cọc xuống đất.

b) Để ô tô có thể vượt qua các vùng đất sụt lún, người ta thường dùng một tấm ván đặt cho xe đi qua hoặc tìm các cành cây rải đường cho xe vượt qua nhằm tránh việc bánh xe bị lún sâu xuống đất.

c) Hổ có răng nhọn để dễ dàng cắn phập vào các con mồi.

– Khi bịt phía trên và kéo ống ra khỏi nước, cột nước vẫn còn trong ống không bị chảy ra ngoài.

– Hiện tượng được giải thích từ phía dưới, không khí đã tác dụng lên mặt nước phía dưới một áp suất và áp suất này gây ra áp lực đỡ nước ở trong ống không bị “rơi” xuống.

a) Ví dụ:

– Tăng áp suất: Người ta làm đầu đinh nhọn, mài lưỡi dao sắc, ...

– Giảm áp suất: Bánh xe tăng được làm bằng hệ thống bản xích, ...

b) Theo nguyên tắc để tăng áp suất là làm diện tích bị ép càng nhỏ càng tốt nên để ống hút cắm vào hộp sữa dễ dàng người ta làm một đầu nhọn.

a) Khi một người đứng trên tấm nệm thì bề mặt của nệm bị lún nhiều hơn so với khi nằm vì tác dụng của áp lực của người lên diện tích mặt nệm bị ép ở trường hợp đứng lớn hơn tác dụng của áp lực của người lên diện tích mặt nệm bị ép ở trường hợp nằm.

b) Người ta làm như vậy để làm giảm áp suất của người tác dụng lên mặt sân xi măng sẽ làm giảm được độ lún trên bề mặt xi măng khi người đi qua.

– Áp lực của cuốn sách lên tay: $F=10\times m=10\times 2=20\text{N.}$

– Áp suất: $p=\frac{F}{S}=\frac{20}{0{,}003}=666{,}7\text{Pa.}$

– Diện tích đáy bình là $S=π{R}^{2}$= 0,00785 m2.

– Áp suất của đáy bình tác dụng lên bàn: $p=\frac{20}{0{,}00785}=2\ 547\ N/{m}^{2}=2\ 547\ Pa$

– Trọng lượng vật cần đặt: F = p × S = 4.10$^{11}$ × 1 = P = 4.10$^{11}$N.

– Khối lượng vật m = P/10 = 4.10$^{10}$kg.

– Áp suất của tay tác dụng lên mũ đinh: P$_{1}$ = 40 : 0,00005 = 800 000 (N/m$^{2}$).

– Áp suất của mũi đinh tác dụng lên gỗ: P$_{2}$ = 40 : 0,0000001 = 400 000 000 (N/m$^{2}$).

a) Áp suất bác Minh tác dụng lên không khí trong máy bơm: $p=\frac{F}{S}=\frac{175}{7}=25\ N/{m}^{2}$

b) Cần áp suất lớn hơn 27 N/cm$^{2}$.

c) Lực mà lốp xe tác dụng lên mặt đường là: $p=\frac{F}{S}\Rightarrow F=p\times S=30\times 95=2\ 850\ N.$

– Áp lực trong cả ba trường hợp: F = 0,84 × 10 = 8,4 N.

+ Nếu đặt mặt 6 × 7 cm xuống sàn p$_{1}$= F/ S$_{1}$ = 2 000 N/m².

+ Nếu đặt mặt 5 × 7 cm xuống sàn p$_{2}$= F/ S$_{2}$ = 2 400 N/m².

+ Nếu đặt mặt 5 × 6 cm xuống sàn p$_{3}$= F/ S$_{3}$ = 2 800 N/m².

– Nhận xét: Áp lực do vật tác dụng lên sàn trong cả ba trường hợp đều như nhau nhưng áp suất trong các trường hợp khác nhau vì diện tích tác dụng khác nhau.

a) Diện tích tiếp xúc: $S=2\times 10=20{\text{cm}}^{2}=0{,}02\ {m}^{2}$

Áp suất tác dụng lên mặt sàn: $p=\frac{F}{S}=\frac{10.m}{S}=\frac{10.50}{0{,}002}=250{\text{000 N/m}}^{2}$

b) Tương tự: $p'=\frac{50\text{000}}{3}(Pa)$

a) Thể tích V = 0,5m × 0,3m × 2m = 0,3 m$^{3}$.

Khối lượng m = D × V = 5 000 × 0,3 = 1 500 kg; trọng lượng P = 10 × m = 15 000 N.

Trong 6 mặt của khối gỗ thì mặt S$_{1}$ = 0,5 × 2 = 1 (m$^{2}$) có diện tích lớn nhất.

Vì vật, nếu có khối gỗ tựa trên mặt này thì áp suất của khối gỗ tác dụng lên nền là nhỏ nhất và có giá trị: p$_{1}$ = 15 000 : 1 = 15 000 (N/m$^{2}$).

b) Thể tích, khối lượng và trọng lượng miếng gỗ là: 2,4 m$^{3}$; 12 000 kg; 120 000 N. Áp suất của khối gỗ tác dụng lên nền có diện tích S$_{1}$ = 1 × 4 = 4 m$^{2}$, vì vậy ${p}_{1}=\frac{120\ 000}{4}=30{\text{000 N/m}}^{2}$

Vậy áp suất tăng lên gấp đôi.

Khối lượng tổng cộng M = 64 kg.

Áp suất các chân ghế tác dụng lên mặt đất là: p = $\frac{64.10}{4.0{,}0008}=\frac{640}{0{,}0032}=200\ 000={2.10}^{5}N/{m}^{2}$.

Một máy kéo bánh xích có trọng lượng 10 000 N, diện tích tiếp xúc của các bản xích xe lên mặt đất là 1,25 m$^{2}$.

a) Áp suất của xe tác dụng lên mặt đường nằm ngang: $p=\frac{F}{S}=\frac{100\ 000}{1{,}25}=80\ 000N/{m}^{2}.$

b) Áp suất của xe có tác dụng lên mặt đường nằm ngang: $p'=\frac{F}{S}=\frac{15\ 000}{0{,}0250}=600\ 000\ N/{m}^{2}$.

Từ đây ta thấy áp suất của bánh ô tô tác dụng lên mặt đường lớn hơn của máy kéo.

a) Diện tích tiếp xúc của 4 chân bàn: $S=4\times 30=120\ c{m}^{2}=0{,}012\ {m}^{2}$

Trọng lượng của bàn: ${p}_{1}=\frac{{F}_{1}}{S}\Rightarrow {F}_{1}={p}_{1}\times S=9\ 000\times 0{,}012=108\ N$

Khối lượng của bàn:

b) Trọng lượng của bàn và vật:${p}_{2}=\frac{F}{S}\Rightarrow F={p}_{2}\times S=12\ 000\times 0{,}012=144\ N$

Trọng lượng của vật: P$_{2}$ = F – P = 144 – 108 = 36 N

Khối lượng của vật: ${m}_{2}=\frac{{P}_{2}}{10}=3{,}6\ kg$

– Tính áp suất lớn nhất: diện tích đáy của viên gỗ = chiều dài × chiều rộng = 15 × 10 = 150 cm$^{2}$.

Vậy P$_{max}$ = trọng lượng/diện tích đáy = $\frac{50}{150}=0{,}333\ N/c{m}^{2}.$

– Tính áp suất nhỏ nhất: diện tích mặt bên của viên gỗ = chiều rộng × chiều cao

= 10 × 8 = 80 cm$^{2}$.

Vậy, P$_{min}$ = trọng lượng/diện tích mặt bên = $\frac{50}{80}=0{,}625\ N/c{m}^{2}.$

– Gọi m là khối lượng của cầu (kể cả trụ cầu)

– Áp suất mà cầu tác dụng lên nền đất là $p=\frac{F}{S}=\frac{10m}{S}=\frac{1}{6}m.$

– Áp suất p phải < 70% áp suất tối đa mà nền đất chịu được. Do đó, áp suất giới hạn p$_{gh}$ ứng với khối lượng giới hạn của cầu (và trụ cầu) là ${p}_{gh}=\frac{1}{6}m=300\ 000\times 0{,}7$

– Suy ra m$_{gh}$ = 300 000 × 0,7 × 6 = 1 200 000 kg = 1 200 tấn.

– Áp lực do tàu tác dụng lên mặt đất: $F=P=10\times 15\times 24\ 000=3,{6.10}^{6}\ N.$

– Số thanh tà vẹt cần dùng: $N=\frac{L}{l}+1=\frac{337{,}5}{0{,}75}+1=451.$

– Diện tích mặt đất bị ép: $S=N\times {S}_{o}=0{,}4\times 451=180{,}4{\text{m}}^{2}.$

– Áp suất trung bình tác dụng lên mặt đất: $p=\frac{F}{S}\approx 20\ 000\ N/{m}^{2}.$