Đang tải... (xem toàn văn)
CHỦ ĐỀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT CHUYÊN ĐỀ ÁP SUẤT TRÊN MỘT BỀ MẶT A. YÊU CẦU CẦN ĐẠT Dùng dụng cụ thực hành, khẳng định được: áp suất sinh ra khi có áp lực tác dụng lên một diện tích bề mặt, áp suất = áp lựcdiện tích bề mặt. Liệt kê được một số đơn vị đo áp suất thông dụng. Thảo luận được công dụng của việc tăng, giảm áp suất qua một số hiện tượng thực tế. B. ÔN TẬP KIẾN THỨC I. Áp lực Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Diện tích bị ép nằm trên phương ngang thì áp lực có độ lớn bằng trọng lượng của vật. Tác dụng của áp lực lên diện tích bị ép là Áp suất Ví dụ: Một vật có trọng lượng 500N khi đặt lên mặt sàn nằm ngang sẽ tác dụng xuống mặt sàn nằm ngang một áp lực 500N. II. Áp suất Áp suất sinh ra khi có lực tác dụng lên một diện tích bề mặt. Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép. Trong đó: p là áp suất F là áp lực tác dụng lên mặt bị ép s là diện tích bị ép Đơn vị áp suất là Pa (Paxcal) hoặc Nm2 Một số đơn vị áp suất khác: Atmôtphe (kí hiệu atm): 1 atm = 1,013.105 Pa. Milimét thủy ngân (kí hiệu mmHg): 1mmHg = 133,3Pa Bar: 1 Bar = 105 Pa. III. Nguyên tắc tăng, giảm áp suất Cách tăng áp suất trên một bề mặt bằng một trong những cách sau: Tăng áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép. Giữ nguyên áp lực và giảm diện tích bề mặt bị ép. Vừa tăng áp lực vừa giảm diện tích bề mặt bị ép. Ví dụ cách làm tăng áp suất • Trong thực tế, để tăng áp suất của đinh khi đóng vào một vật nào đó người ta làm cho đầu đinh nhọn (giảm diện tích bị ép) • Vót nhọn cọc tre trước khi cắm xuống đất để tăng áp suất. • Ống hút cắm vào hộp sữa có đầu nhọn giảm diện tích bị ép nên áp suất tăng. Cách giảm áp suất trên một bề mặt bằng một trong những cách sau: Giảm áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép. Giữ nguyên áp lực và tăng diện tích bề mặt bị ép. Vừa giảm áp lực vừa tăng diện tích bề mặt bị ép. Ví dụ cách làm giảm áp suất • Kê thêm vật vào dưới chân bàn, chân tủ để giảm áp suất. • Kéo bánh xe đi trên mặt đất mềm không bị lún là tăng diện tích mặt bị ép. • Xe tăng dùng xích có bản rộng để giảm áp suất C. LUYỆN KỸ NĂNG DẠNG 1. BÀI TOÁN ĐỊNH LƯỢNG TÍNH ÁP SUẤT, ÁP LỰC, DIỆN TÍCH BỊ ÉP I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Nhận biết áp lực Không phải bất kì lực nào cũng được gọi là áp lực. Muốn xác định một lực nào đó có phải là áp lực hay không thì ta phải xác định mặt bị ép là mặt nào để biết được phương của lực đó có vuông góc với diện tích mặt bị ép hay không. Khi vật đặt trên mặt phẳng ngang thì trọng lực được gọi là áp lực. Khi vật đặt trên mặt phẳng nghiêng thì trọng lực không được gọi là áp lực vì khi đó trọng lực có phương không vuông góc với diện tích mặt bị ép. 2. Tính áp lực, áp suất Công thức tính áp suất: Công thức tính áp lực: Công thức tính áp suất: Trong đó: p là áp suất (Nm2) F là áp lực tác dụng lên mặt bị ép (N) s là diện tích bị ép (m2) 3. Một số công thức tính diện tích, thể tích cần dùng Công thức tính diện tích Nếu diện tích mặt bị ép là: + Hình vuông thì S = a2 (a là độ dài của mỗi cạnh hình vuông). + Hình chữ nhật thì S = a.b (a và b lần lượt là chiều dài và chiều rộng của hình chữ nhật). + Hình tròn thì S =Πr2 (với r là bán kính của hình tròn). Công thức tính thể tích Hình lập phương Hình hộp chữ nhật Hình trụ đứng Hình cầu II. BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 1. Tính áp suất do ngón tay gây ra ấn lên cái kim, nếu sức ép bằng 3N và diện tích của mũi kim là 0,0003cm2.
CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT CHỦ ĐỀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT CHUYÊN ĐỀ ÁP SUẤT TRÊN MỘT BỀ MẶT A YÊU CẦU CẦN ĐẠT - Dùng dụng cụ thực hành, khẳng định được: áp suất sinh có áp lực tác dụng lên diện tích bề mặt, áp suất = áp lực/diện tích bề mặt - Liệt kê số đơn vị đo áp suất thông dụng - Thảo luận công dụng việc tăng, giảm áp suất qua số tượng thực tế B ÔN TẬP KIẾN THỨC I Áp lực ➢ Áp lực lực ép có phương vng góc với mặt bị ép ➢ Diện tích bị ép nằm phương ngang áp lực có độ lớn trọng lượng vật ➢ Tác dụng áp lực lên diện tích bị ép Áp suất Ví dụ: Một vật có trọng lượng 500N đặt lên mặt sàn nằm ngang tác dụng xuống mặt sàn nằm ngang áp lực 500N II Áp suất ➢ Áp suất sinh có lực tác dụng lên diện tích bề mặt File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT ➢ Áp suất tính độ lớn áp lực đơn vị diện tích bị ép p= Trong đó: F s p áp suất F áp lực tác dụng lên mặt bị ép s diện tích bị ép ➢ Đơn vị áp suất Pa (Paxcal) N/m2 1Pa = 1N 1m Một số đơn vị áp suất khác: - Atmơtphe (kí hiệu atm): atm = 1,013.105 Pa - Milimét thủy ngân (kí hiệu mmHg): 1mmHg = 133,3Pa - Bar: Bar = 105 Pa III Nguyên tắc tăng, giảm áp suất ▪ Cách tăng áp suất bề mặt cách sau: ➢ Tăng áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép ➢ Giữ nguyên áp lực giảm diện tích bề mặt bị ép ➢ Vừa tăng áp lực vừa giảm diện tích bề mặt bị ép Ví dụ cách làm tăng áp suất • Trong thực tế, để tăng áp suất đinh đóng vào vật người ta làm cho đầu đinh nhọn (giảm diện tích bị ép) • Vót nhọn cọc tre trước cắm xuống đất để tăng áp suất • Ống hút cắm vào hộp sữa có đầu nhọn → giảm diện tích bị ép nên áp suất tăng ▪ Cách giảm áp suất bề mặt cách sau: File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT ➢ Giảm áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép ➢ Giữ nguyên áp lực tăng diện tích bề mặt bị ép ➢ Vừa giảm áp lực vừa tăng diện tích bề mặt bị ép Ví dụ cách làm giảm áp suất • Kê thêm vật vào chân bàn, chân tủ để giảm áp suất • Kéo bánh xe mặt đất mềm không bị lún tăng diện tích mặt bị ép • Xe tăng dùng xích có rộng để giảm áp suất C LUYỆN KỸ NĂNG DẠNG BÀI TỐN ĐỊNH LƯỢNG TÍNH ÁP SUẤT, ÁP LỰC, DIỆN TÍCH BỊ ÉP I PHƯƠNG PHÁP GIẢI Nhận biết áp lực Khơng phải lực gọi áp lực Muốn xác định lực có phải áp lực hay khơng ta phải xác định mặt bị ép mặt để biết phương lực có vng góc với diện tích mặt bị ép hay khơng ➢ Khi vật đặt mặt phẳng ngang trọng lực gọi áp lực ➢ Khi vật đặt mặt phẳng nghiêng trọng lực khơng gọi áp lực trọng lực có phương khơng vng góc với diện tích mặt bị ép Tính áp lực, áp suất Cơng thức tính áp suất: p = F s Cơng thức tính áp lực: F = p.s Cơng thức tính áp suất: s = F p File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN Trong đó: CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT p áp suất (N/m2) F áp lực tác dụng lên mặt bị ép (N) s diện tích bị ép (m2) Một số cơng thức tính diện tích, thể tích cần dùng ▪ Cơng thức tính diện tích Nếu diện tích mặt bị ép là: + Hình vng S = a2 (a độ dài cạnh hình vng) + Hình chữ nhật S = a.b (a b chiều dài chiều rộng hình chữ nhật) + Hình trịn S =Πr2 (với r bán kính hình trịn) ▪ Cơng thức tính thể tích Hình lập phương V = a.a.a = a3 Hình hộp chữ nhật V = a.b.h Hình trụ đứng V = Sđáy h = p r h V= Hình cầu pr II BÀI TẬP VÍ DỤ Bài Tính áp suất ngón tay gây ấn lên kim, sức ép 3N diện tích mũi kim 0,0003cm2 File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT Hướng dẫn giải F = 3N S = 0,0003cm2 = 3.10-4 cm2 = 10-8 m2 Áp suất ngón tay tác dụng lên kim là: 𝑃 = 𝐹 𝑆 = 3.10−8 = 108 𝑃𝑎 Bài Một nhà gạch có khối lượng 120 Mặt đất nơi cất nhà chịu áp suất tối đa 100 000 N/m2 Tính diện tích tối thiểu móng Hướng dẫn giải m =120 tấn=120 000 kg pMax=100 000 N/m2 Smin =? Trọng lượng nhà là: P=10m=10.120 000 = 1200000N Trọng lượng áp lực tác dụng xuống móng nhà nên F = P = 1200000 N Diện tích tối thiểu móng là: Smin = F 1200000 = = 12 m2 pmax 105 Bài Đặt bao gạo 60 kg lên ghế bốn chân có khối lượng kg diện tích tiếp xúc với mặt đất chân ghế cm2 Tính áp suất chân ghế tác dụng lên mặt đất Hướng dẫn giải m1 = 60kg m2 = 4kg S = 4.8cm2 = 32.10-4 m2 p=? Áp lực tác dụng lên mặt đất trọng lượng gạo ghế tác dụng lên mặt đất F = P=10(m1+m2) = 640N Áp suất chân ghế tác dụng lên mặt đất là: 𝑃 = 𝐹 𝑆 = 640 32.10−4 = 2.105 𝑃𝑎 Bài Một xe tăng có trọng lượng 26 000N Tính áp suất xe tăng lên mặt đường, biết diện tích tiếp xúc xích với mặt đất 1,3m2 Hãy so File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT sánh áp suất với áp suất người nặng 450 N có diện tích tiếp xúc bàn chân với mặt đất 200cm2? Hướng dẫn giải P1=26000N S1=1,3m2 P2=450 N S2 = 200cm2 = 0,02 m2 Áp lực xe tăng nén xuống mặt đường trọng lượng xe tăng Áp suất xe tăng tác dụng lên mặt đường là: 𝑃𝑡 = 𝑃1 𝑆1 = 26000 1,3 = 20000 𝑁 𝑚2 = 20000 𝑃𝑎 Áp lực người nén xuống mặt đường trọng lượng người Áp suất người tác dụng lên mặt đường là: 𝑃𝑛 = 𝑃2 𝑆2 = 450 0,02 = 22500 𝑁 𝑚2 = 22500 𝑃𝑎 Áp suất người tác dụng lên mặt đường lớn áp suất xe tăng tác dụng lên mặt đường Kết luận: Áp suất phụ thuộc vào áp lực diện tích bị ép, vật có trọng lượng lớn gây áp suất nhỏ diện tích mặt tiếp xúc lớn, ngược lại vật có trọng lượng nhỏ gây áp suất lớn diện tích mặt tiếp xúc nhỏ Bài Khối lượng em học sinh 40 kg, diện tích hai bàn chân 4dm2 Hãy tính áp suất thể em lên mặt đất đứng thẳng Làm để tăng áp suất lên gấp đơi cách nhanh chóng đơn giản Hướng dẫn giải m=40kg S=4dm2=0,04m2 Áp lực học sinh tác dụng lên mặt đất trọng lượng học sinh F = P=10m=400N Áp suất học sinh tác dụng lên mặt đất là: 𝑃 = 𝐹 𝑆 = 400 0,04 = 104 𝑃𝑎 Cách làm tăng áp suất nhanh chóng đứng chân (co chân lên) diện tích tiếp xúc giảm hai lần áp suất tăng hai lần File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT Bài 6: Toa xe lửa có trọng lượng 500 000 N có trục bánh sắt, trục bánh có bánh xe, diện tích tiếp xúc bánh với mặt ray 5cm2 a) Tính áp suất toa lên ray toa đỗ đường b) Tính áp suất toa lên đường tổng diện tích tiếp xúc đường ray tà vẹt với mặt đường (phần chịu áp lực) 2m2 Hướng dẫn giải p = 500000N = 5.105N S1 = 5cm2 = 5.10-4 m2 S2 = m2 a Diện tích tiếp xúc bánh xe lên đường ray là: S = 4.2 S1=4.2.5.10-4 = 4.10-3 m2 Áp suất toa xe lửa tác dụng lên ray là: 𝑃1 = b Áp suất toa lên đường là: 𝑃2 = 𝐹 𝑆2 = 𝐹 𝑆 = 5.105 5.105 4.10−3 = 125.106 𝑃𝑎 = 25.104 𝑃𝑎 Bài a Tính chiều cao giới hạn tường gạch áp suất lớn mà móng chịu 110 000N/m2 Biết trọng lượng riêng trung bình gạch vữa 18400N/m3 b Tính áp lực tường lên móng, tường dày 22 cm, dài 10m cao ý a Hướng dẫn giải P = 110000 N/m2 d =18400N/m3 a = 22 cm = 0,22m b =10m a Áp dụng cơng thức tính áp suất P = d.h Ta suy chiều cao giới hạn tường là: ℎ = 𝑃 𝑑 = 110000 18400 = 5,98𝑚 b Áp lực tường lên móng là: 𝐹 = 𝑃 𝑆 = 𝑃 𝑎 𝑏 = 110 000.0,22.10 = 242000𝑁 File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT Bài Một vật hình hộp chữ nhật kích thước 50(cm)x40(cm)x20(cm) đặt mặt bàn nằm ngang Trọng lượng riêng chất làm vật d = 78000N/m3 Tính áp suất lớn nhỏ mặt bàn Hướng dẫn giải (Cùng áp lực áp suất tỉ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc nên áp suất lớn diện tích tiếp xúc nhỏ nhất, áp suất nhỏ diện tích tiếp xúc lớn nhất.) Áp lực tác dụng xuống mặt bàn trọng lượng vật: F = p = d.V = 78 000 0,5 0,4.0,2 = 3120 N Áp suất lớn tác dụng lên mặt bàn là: 𝑃𝑀𝑎𝑥 = Áp suất nhỏ tác dụng lên mặt bàn là: 𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝐹 𝑆𝑚𝑖𝑛 𝐹 𝑆𝑚𝑎𝑥 = = 3120 0,4.0,2 3120 0,5.0,4 = 39000𝑃𝑎 = 15600𝑃𝑎 Bài Một khối sắt đặc hình hộp chữ nhật, có kích thước cạnh tương ứng 50 cm x 30cm x 15cm Hỏi người ta phải đặt khối sắt để áp suất gây lên mặt sàn 39 000 N/m2 Biết khối lượng riêng sắt 7800 kg/m3 Hướng dẫn giải Thể tích khối sắt là: V = 50.35.15 = 22500 cm3 = 225.10-4 m3 Trọng lượng khối sắt là: P = 10.D.V = 10.7800.225.10-4 = 1755 N Diện tích mặt bị ép là: Khi đặt đứng khối sắt diện tích mặt bị ép: Sđ = 30.15 = 450 cm3 = 0,045 m2 Ta thấy S = Sđ Vậy người ta phải đặt đứng khối sắt để áp suất gây lên mặt sàn 39000 N/m2 File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT DẠNG BÀI TẬP TĂNG GẢM ÁP SUẤT I PHƯƠNG PHÁP GIẢI Trong đời sống kĩ thuật vấn đề tăng giảm áp suất có ý nghĩa quan trọng Tùy vào trường hợp người ta cần phải tìm cách tăng giảm áp suất cách hợp lý Chẳng hạn, với vật nặng đặt mặt đất người ta phải làm chân đế to để giảm áp suất, tránh lún xuống chúng Nhưng làm vật dụng dao, xẻng xúc đất, kim, đinh người ta lại làm chúng mỏng, sắc, đầu kim, đầu đinh nhọn để tăng áp suất, phục vụ tốt cho nhu cầu sử dụng người ▪ Cách tăng áp suất bề mặt cách sau: ➢ Tăng áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép ➢ Giữ nguyên áp lực giảm diện tích bề mặt bị ép ➢ Vừa tăng áp lực vừa giảm diện tích bề mặt bị ép Ví dụ cách làm tăng áp suất • Trong thực tế, để tăng áp suất đinh đóng vào vật người ta làm cho đầu đinh nhọn (giảm diện tích bị ép) • Vót nhọn cọc tre trước cắm xuống đất để tăng áp suất • Ống hút cắm vào hộp sữa có đầu nhọn → giảm diện tích bị ép nên áp suất tăng ▪ Cách giảm áp suất bề mặt cách sau: ➢ Giảm áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép ➢ Giữ nguyên áp lực tăng diện tích bề mặt bị ép ➢ Vừa giảm áp lực vừa tăng diện tích bề mặt bị ép Ví dụ cách làm giảm áp suất • Kê thêm vật vào chân bàn, chân tủ để giảm áp suất • Kéo bánh xe mặt đất mềm khơng bị lún tăng diện tích mặt bị ép • Xe tăng dùng xích có rộng để giảm áp suất II BÀI TẬP VÍ DỤ Bài Ngơi đình làng huyện Thanh Liêm (Hà Nam) trưng bày bảo tồn khu làng cổ - Cố Viên Lần (Ninh Bình) có tuổi đời 150 năm Nền đình xưa đất hàng cột đình gỗ Lim dựng File word: bichvan9x19@gmail.com Phone, Zalo: 0973 940 753 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KHTN CHỦ ĐỀ KLR – ÁP SUẤT phiến đá xanh tròn nguyên khối phẳng rắn Những khối đá việc để tránh ẩm mốc xâm hại theo em cịn có tác dụng khác? Hướng dẫn giải Ngoài tác dụng tránh ẩm mốc xâm hại, khối đá móng nhà làm giảm áp suất đình lên nên đất đình làng đứng vững, không bị lún trường tồn với thời gian Bài Có chàng trai trẻ đến gặp quản đốc nhóm thợ đốn gỗ để xin việc Người quản đốc vào to bảo đốn thử xem Chàng niên không nhiều thời gian đốn đổ cách thiện nghệ Rất ấn tượng trước sức mạnh tay nghề khéo léo anh, người quản đốc định nhận anh vào làm "Tốt lắm, bắt đầu làm từ thứ hai tới" Thứ hai, thứ ba, thứ tư trôi qua, chàng trai chăm làm việc Đến chiều ngày thứ năm, quản đốc tới cho chàng trai trẻ xem bảng xếp hạng: "Chàng trai, suất làm việc cậu tụt lùi so với người khác Tổng kết từ đầu tuần cho thấy cậu rơi từ vị trí đứng đầu hơm thứ hai xuống vị trí bét bảng hết ngày hơm nay." Chàng trai trẻ bất bình lên tiếng: "Nhưng chăm làm việc Tôi người đến đâu tiên người cuối cùng, chí tơi cịn khơng có thời gian uống nước!" Người quản đốc gật đầu nói: "Phải công nhận cậu công nhân cần cù đây, cậu chưa mài rìu mình?" Chàng trai thật thừa nhận: "Từ đầu tuần tới chưa lần Tơi mải làm việc q nên khơng có thời gian để mài rìu." File word: bichvan9x19@gmail.com 10 Phone, Zalo: 0973 940 753