Lực ép trên một đơn vị diện tích
Cùng áp lực nhưng diện tích nhỏ hơn có thể làm mặt bị ép biến dạng nhiều hơn. Để so sánh mức độ tác dụng, dùng **áp suất**, kí hiệu $p$:
$$p=\frac{F}{S}.$$
$F$ là độ lớn áp lực; $S$ là diện tích mặt bị ép. Dùng $F$ bằng N và $S$ bằng m² thì $p$ có đơn vị N/m², còn gọi là **pascal (Pa)**: $1\,\mathrm{Pa}=1\,\mathrm{N/m^2}$.
Áp lực là lực, còn áp suất là lực trên một đơn vị diện tích; không thay hai tên cho nhau. SGK còn nêu các đơn vị bar, atm, mmHg. Chẳng hạn $1\,\mathrm{bar}=100\,000\,\mathrm{Pa}$; giá trị $1\,\mathrm{atm}$ khoảng $101\,300\,\mathrm{Pa}$.
Diện tích phải đổi theo đơn vị vuông
Dữ liệu minh họa: một vật ép xuống mặt ngang với áp lực $120\,\mathrm N$, diện tích tiếp xúc $60\,\mathrm{cm^2}$.
Vì $1\,\mathrm{m^2}=10\,000\,\mathrm{cm^2}$ nên:
$$S=\frac{60}{10\,000}=0{,}006\,\mathrm{m^2}.$$
Áp suất:
$$p=\frac{120}{0{,}006}=20\,000\,\mathrm{Pa}.$$
Chia trực tiếp $120$ cho $60$ chỉ cho đơn vị N/cm², chưa phải Pa. Không dùng hệ số đổi độ dài $100$ thay cho hệ số đổi diện tích $10\,000$.
Bài luyện
Đơn vị nào bằng 1 Pa?
m³ là thể tích, không phải diện tích.
Phải dùng đơn vị lực N, không dùng kg thay cho lực.
Đúng: Pa bằng newton trên mét vuông.
Áp suất là thương F/S, không phải tích.
Lời giải
Từ $p=F/S$, với $F$ bằng N và $S$ bằng m², đơn vị áp suất là N/m². Một pascal bằng một newton trên mét vuông. Đáp án C.
Bài luyện
F = 200 N, S = 100 cm². Áp suất bằng bao nhiêu Pa?
Đúng: 100 cm² = 0,01 m², rồi 200 : 0,01.
Đã giữ cm² nhưng ghi kết quả thành Pa.
Kết quả này ứng với diện tích 1 m², không phải đề cho.
Đã đổi diện tích sai một hệ số 10.
Lời giải
Đổi $100\,\mathrm{cm^2}=0{,}01\,\mathrm{m^2}$. Tính $p=F/S=200/0{,}01=20\,000\,\mathrm{Pa}$. Đáp án A.
Bài luyện
p = 5 000 Pa tác dụng trên S = 0,02 m². Áp lực F bằng bao nhiêu?
Đã chia p cho S thay vì nhân.
Đã dùng S/p, không phải công thức tính F.
Kết quả thiếu một hệ số 10.
Đúng: F = pS = 5 000 × 0,02.
Lời giải
Từ $p=F/S$, suy ra $F=pS=5\,000\times0{,}02=100\,\mathrm N$. Đơn vị của áp lực là N, không phải Pa. Đáp án D.
Bài luyện
Một khối 5 kg đặt yên trên bàn ngang; theo đề lấy trọng lượng bằng 10 lần khối lượng (N khi m dùng kg). Bỏ qua lực khác, áp lực lên bàn là bao nhiêu?
kg là khối lượng, không tự bằng số N.
Đúng: lực ép bằng trọng lượng 10 × 5 N trong điều kiện đề.
Đã chia cho 10 thay vì nhân.
Pa là đơn vị áp suất, không phải lực.
Lời giải
Vật đứng yên trên bàn ngang và bỏ qua lực khác, lực ép lên bàn có độ lớn bằng trọng lượng. Theo hệ số đề cho, $F=P=10\times5=50\,\mathrm N$. Đáp án B.