Chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập thú vị về áp suất nhé. Đây là một dạng bài rất hay gặp và giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa lực, diện tích và áp suất.

Đề bài: Một vật có khối lượng 4 kg đặt trên mặt bàn nằm ngang có diện tích tiếp xúc với mặt bàn là 4dm² . dùng tay ép lên vật một lực ép thì áp suất tác dụng xuống mặt bàn khi đó là 12000 Pa tính lực ép

Trước hết, chúng ta cùng tóm tắt các dữ kiện đã cho và xác định đại lượng cần tìm nhé:

• Khối lượng của vật:
  \(m = 4 \text{ kg}\)
• Diện tích tiếp xúc của vật với mặt bàn:
  \(S = 4 \text{ dm}^2\)
• Áp suất tổng cộng tác dụng lên mặt bàn:
  \(P = 12000 \text{ Pa}\)
• Lực ép của tay lên vật:
  \(F_{\text{ép}} = ?\)

Để giải bài này, chúng ta cần nhớ lại các công thức về trọng lực và áp suất. Trong chương trình Vật lý lớp 8, chúng ta thường lấy gia tốc trọng trường là
\(g = 10 \text{ N/kg}\) (hoặc
\(10 \text{ m/s}^2\)).

—

GIẢI BÀI TẬP:

Bước 1: Đổi đơn vị diện tích

Công thức tính áp suất sử dụng đơn vị diện tích là mét vuông (
\(m^2\)). Đề bài cho diện tích là decimet vuông (
\(dm^2\)), vì vậy chúng ta cần đổi đơn vị này.
\(1 \text{ dm} = 0.1 \text{ m}\), nên
\(1 \text{ dm}^2 = (0.1 \text{ m})^2 = 0.01 \text{ m}^2\).

Vậy diện tích tiếp xúc là:
\(S = 4 \text{ dm}^2 = 4 \times 0.01 \text{ m}^2 = 0.04 \text{ m}^2\)

Bước 2: Tính trọng lượng của vật

Vật có khối lượng
\(m\) thì sẽ có trọng lượng (là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật) là
\(P_{\text{vật}}\). Trọng lượng này cũng là một phần lực tác dụng xuống mặt bàn.

Công thức tính trọng lượng là:
\(P_{\text{vật}} = m \cdot g\)

Thay số vào, ta có:
\(P_{\text{vật}} = 4 \text{ kg} \times 10 \text{ N/kg} = 40 \text{ N}\)

Bước 3: Xác định tổng lực tác dụng lên mặt bàn

Khi ta đặt vật lên mặt bàn và dùng tay ép thêm một lực
\(F_{\text{ép}}\) xuống, thì tổng lực tác dụng vuông góc xuống mặt bàn (
\(F_{\text{tổng}}\)) sẽ bao gồm trọng lượng của vật và lực ép của tay:

\(F_{\text{tổng}} = P_{\text{vật}} + F_{\text{ép}}\)

Bước 4: Áp dụng công thức tính áp suất

Công thức tính áp suất là:
\(P = \frac{F_{\text{tổng}}}{S}\)

Thay biểu thức của
\(F_{\text{tổng}}\) từ Bước 3 vào công thức áp suất, ta được:

\(P = \frac{P_{\text{vật}} + F_{\text{ép}}}{S}\)

Bước 5: Biến đổi công thức để tìm lực ép

Từ công thức trên, chúng ta muốn tìm
\(F_{\text{ép}}\), vì vậy chúng ta cần biến đổi công thức:

\(P \cdot S = P_{\text{vật}} + F_{\text{ép}}\)

Suy ra
\(F_{\text{ép}}\) :

\(F_{\text{ép}} = P \cdot S – P_{\text{vật}}\)

Bước 6: Thay số và tính toán

Bây giờ chúng ta chỉ việc thay các giá trị đã biết vào công thức cuối cùng:

\(F_{\text{ép}} = 12000 \text{ Pa} \times 0.04 \text{ m}^2 – 40 \text{ N}\)

Thực hiện phép nhân trước:

\(12000 \times 0.04 = 480 \text{ N}\)

Vậy:
\(F_{\text{ép}} = 480 \text{ N} – 40 \text{ N}\)

\(F_{\text{ép}} = 440 \text{ N}\)

—

KẾT LUẬN:

Vậy, lực ép của tay tác dụng lên vật là \(440 \text{ N}\).

Các em thấy không, để giải một bài tập Vật lý, chúng ta cần tuần tự các bước: tóm tắt đề bài, đổi đơn vị (nếu cần), áp dụng đúng công thức và thực hiện phép tính cẩn thận. Hãy luôn ghi nhớ điều này nhé!

Chúc các em học tốt môn Vật lý!