Bài học

Áp lực là gì?

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em xác định được áp lực trong một tình huống cụ thể, phân biệt áp lực với lực nói chung, và giải thích được vì sao trọng lượng của một vật đặt nằm yên trên mặt phẳng ngang chính là áp lực của vật đó lên mặt phẳng.

Kiến thức nền cần nhớ

Ở lớp 6, em đã học lực có bốn yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn, đo bằng đơn vị Newton (N). Em cũng đã biết trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên một vật, có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống, độ lớn tính theo công thức P = 10m, với m là khối lượng của vật tính bằng kilôgam. Bài học này dùng lại đúng hai kiến thức đó để định nghĩa một loại lực đặc biệt: áp lực — mở đầu cho cả mạch kiến thức áp suất của lớp 8.

Khởi động

Một viên gạch đặt nằm ngang trên mặt bàn, một viên gạch khác dựng nghiêng một góc so với mặt bàn. Cả hai viên gạch có cùng trọng lượng. Vậy lực mà mỗi viên gạch ép lên mặt bàn có hướng ép giống hệt nhau hay không? Câu trả lời nằm ở chính định nghĩa áp lực dưới đây.

Kiến thức trọng tâm

Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Nói cách khác, không phải lực nào tác dụng lên một vật cũng là áp lực — chỉ phần lực ép thẳng góc vào bề mặt tiếp xúc mới được gọi là áp lực.

Khi một vật đặt nằm yên trên một mặt phẳng ngang, trọng lực của vật có phương thẳng đứng, đúng bằng phương vuông góc với mặt phẳng ngang đó. Vì vậy trong tình huống này, áp lực chính là trọng lượng của vật: F = P = 10m. Đây là trường hợp gặp nhiều nhất trong các bài toán áp suất chất rắn ở lớp 8 — hộp hàng đặt trên sàn kho, người đứng trên nền nhà, bánh xe tì lên mặt đường đều thuộc trường hợp này.

Nếu viên gạch bị dựng nghiêng, trọng lực của nó vẫn giữ nguyên phương thẳng đứng, nhưng mặt bị ép bây giờ nghiêng theo viên gạch, nên phương vuông góc với mặt nghiêng không còn trùng với phương thẳng đứng nữa. Lúc đó áp lực không còn bằng nguyên trọng lượng; tính chính xác áp lực trong trường hợp nghiêng đòi hỏi tách lực theo phương vuông góc với mặt tiếp xúc, một kĩ thuật các em sẽ gặp ở chương trình Vật lí bậc THPT. Ở lớp 8, điều cần nắm chắc là: áp lực luôn vuông góc với mặt bị ép, và chỉ bằng đúng trọng lượng khi vật nằm yên trên mặt phẳng ngang.

**Áp lực** là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Nói cách khác, không phải lực nào tác dụng lên một vật cũng là áp lực — chỉ phần lực ép thẳng góc vào bề mặt tiếp xúc mới được gọi là áp lực. Khi một vật đặt nằm yên trên một mặt phẳng ngang, trọng lực của vật có phương thẳng đứng, đúng bằng phương vuông góc với mặt phẳng ngang đó. Vì vậy trong tình huống này, áp lực chính là trọng lượng của vật: F = P = 10m. Đây là trường hợp gặp nhiều nhất trong các bài toán áp suất chất rắn ở lớp 8 — hộp hàng đặt trên sàn kho, người đứng trên nền nhà, bánh xe tì lên mặt đường đều thuộc trường hợp này. Nếu viên gạch bị dựng nghiêng, trọng lực của nó vẫn giữ nguyên phương thẳng đứng, nhưng mặt bị ép bây giờ nghiêng theo viên gạch, nên phương vuông góc với mặt nghiêng không còn trùng với phương thẳng đứng nữa. Lúc đó áp lực không còn bằng nguyên trọng lượng; tính chính xác áp lực trong trường hợp nghiêng đòi hỏi tách lực theo phương vuông góc với mặt tiếp xúc, một kĩ thuật các em sẽ gặp ở chương trình Vật lí bậc THPT. Ở lớp 8, điều cần nắm chắc là: áp lực luôn vuông góc với mặt bị ép, và chỉ bằng đúng trọng lượng khi vật nằm yên trên mặt phẳng ngang.

So sánh áp lực của một số vật quen thuộc khi đặt nằm ngang: áp lực bằng trọng lượng

F = P = 10m

.So sánh áp lực của một số vật quen thuộc khi đặt nằm ngang: áp lực bằng trọng lượng $F = P = 10m$.

Ví dụ

Xác định áp lực của một vật đặt nằm ngang

1
Một chiếc hộp có khối lượng 5 kg đặt nằm yên trên mặt bàn nằm ngang. Xác định áp lực mà chiếc hộp tác dụng lên mặt bàn.
2
Hộp nằm yên trên mặt bàn ngang nên trọng lực của hộp có phương thẳng đứng, đúng bằng phương vuông góc với mặt bàn. Theo định nghĩa áp lực, trọng lực của hộp trong trường hợp này chính là áp lực của hộp lên bàn.
3
Áp dụng công thức trọng lượng: P = 10m = 10 × 5 = 50 N.
4
Vậy áp lực của chiếc hộp lên mặt bàn là F = 50 N.

Ví dụ

Đóng đinh thẳng đứng và đóng đinh xiên (dạng thi)

1
Một người dùng búa đóng một chiếc đinh thẳng đứng vào tấm gỗ nằm ngang với lực 120 N, sau đó đóng một chiếc đinh khác xiên một góc vào cùng tấm gỗ với lực búa cũng bằng 120 N. Hỏi áp lực tác dụng lên tấm gỗ trong hai trường hợp có bằng nhau không? Vì sao?
2
Ở đinh đóng thẳng đứng, lực búa có phương vuông góc với mặt gỗ nằm ngang, nên toàn bộ 120 N chính là áp lực. Ở đinh đóng xiên, lực búa hợp với mặt gỗ một góc khác 90°, nên chỉ một phần của 120 N ép thẳng góc vào gỗ — phần còn lại làm đinh có xu hướng trượt theo phương xiên chứ không ép sâu thêm.
3
Do đó áp lực trong hai trường hợp KHÔNG bằng nhau, dù độ lớn lực búa tác dụng là như nhau: trường hợp đóng thẳng đứng cho áp lực lớn hơn, nên đinh ngập sâu vào gỗ dễ hơn.
4
Áp lực phụ thuộc vào phương của lực so với mặt bị ép, chứ không chỉ phụ thuộc độ lớn của lực tác dụng.

Sai lầm thường gặp

Nhiều bạn nghĩ rằng áp lực luôn bằng trọng lượng của vật, bất kể tình huống nào. Điều đó chỉ đúng khi vật nằm yên trên một mặt phẳng NGANG. Nếu mặt bị ép nghiêng, hoặc có thêm một lực đẩy hay kéo xiên tác dụng vào vật, áp lực sẽ không còn bằng nguyên trọng lượng nữa.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Khi một vật nằm yên trên mặt phẳng ngang, áp lực của vật đúng bằng trọng lượng của nó: F = P = 10m. Điều kiện vuông góc này chính là nền tảng cho công thức tính áp suất mà em sẽ học ở những bài sau.

Bài tiếp theo, em sẽ quan sát vì sao cùng một áp lực nhưng lại gây ra tác dụng khác hẳn nhau — lún sâu hay lún nông — tùy vào diện tích mặt bị ép. Đó chính là bước chuẩn bị cho công thức áp suất.