Công thức tính áp suất chất rắn chuẩn

Có bao giờ bạn thắc mắc tại sao kim hoặc dao, kéo thường được thiết kế nhọn và mỏng ở phần đầu vào mũi không? Đáp án của câu trả lời trên là ở việc thay đổi áp suất chất rắn giúp việc cắt, gọt được dễ dàng và tốn ít lực hơn. Vậy áp suất chất rắn là gì? Công thức tính áp suất chất rắn như thế nào?

1. Áp suất chất rắn là gì?

Áp suất chất rắn là một đại lượng vật lý thể hiện lực ép hay lực tác dụng của một một chất rắn lên một đơn vị diện tích bề mặt nhất định. Bên cạnh đó áp lực này chỉ tác dụng lên vật ở bề mặt tiếp xúc.

Áp suất chất rắn thường tác động theo phương vuông góc với vật bị ép. Đây cũng là đặc điểm dùng để phân biệt áp suất chất rắn so với áp suất khí hoặc áp suất chất lỏng.

2. Công thức tính áp suất chất rắn

Để tính được độ lớn của đại lượng vật lý này ta có công thức tính áp suất chất rắn như sau:

P = F/S

Trong đó:

• P: là áp suất đơn vị là Pa hoặc N/m2
• F: là lực tác động hay lực nén mà chất rắn tác động lên vật thể đơn vị là N
• S: là diện tích bề mặt tiếp xúc giữa vật tác động và vật bị tác động đơn vị là m2.

3. Đơn vị đo áp suất chất rắn

Thông thường áp suất của bất kỳ chất rắn, chất lỏng hay chất khí đều được ký hiệu là P. Đơn vị đo áp suất chất rắn rất đa dạng. Ở mỗi vùng, miền hoặc khu vực người ta lại sử dụng các đơn vị đo áp suất khác nhau. Một số đơn vị đo áp suất được sử dụng phổ biến như: 

• Bar: Đây là đơn vị đo được giới thiệu từ nhà khí tượng học người Na Uy. Đơn vị đo này được sử dụng phổ biến tại các nước Châu Âu và không có trong hệ thống đo lường quốc tế (SI).
• Pascal (Pa): Đây là đơn vị đo được đặt theo tên của nhà vật lý người Pháp và thuộc hệ thống đo lường quốc tế SI. Đơn vị đo này là đơn vị quy ước của áp suất chất rắn theo công thức tính áp suất chất rắn đã được để cập ở trên
• Psi: là đơn vị đo được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ nói chung và Mỹ nói riêng. Đơn vị này thường được sử dụng phổ biến để đo lường áp suất chất lỏng và chất khí.
• Atm: là đơn vị đo không nằm trong hệ thống đo lường quốc tế. Tuy nhiên đơn vị này được thông qua tại Hội nghị toàn thể về cân đo. 

4. Các điều chỉnh áp suất chất rắn

4.1 Điều chỉnh tăng áp suất chất rắn

Như công thức áp suất chất rắn đã đề cập ở trên, áp suất chất rắn sẽ tỉnh lệ thuận với đại tượng F là lực tác động. Nghĩa là lực tác động càng lớn thì áp suất chất rắn càng cao. Đại lượng này còn tỷ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc, diện tích tiếp xúc càng nhỏ thì áp lực càng có xu hướng tăng lên. Như vậy để điều chỉnh áp suất tăng ta có thể sử dụng 3 phương án sau:

Cách 1: Điều chỉnh tăng lực tác động, diện tích bề mặt giữ nguyên

Cách 2: Điều chỉnh giảm diện tích bề mặt, lực tác động giữ nguyên

Cách 3: Điều chỉnh đồng thời tăng lực tác động và giảm diện tích tiếp xúc.

4.2 Điều chỉnh giảm áp suất chất rắn

Vẫn dựa vào công thức tính áp suất chất rắn ở trên, ta có thể dễ dàng điều chỉnh giảm áp suất chất rắn bằng một số biện pháp sau:

Cách 1: Giảm lực tác dụng lên vật tác động và giữ nguyên diện tích tiếp xúc.

Cách 2: Tăng diện tích tiếp xúc mà vẫn giữa nguyên lực tác dụng

Cách 3: Đồng thời tăng diện tích tiếp xúc và giảm lực tác dụng lên vật chịu tác động

5. Ứng dụng của áp suất chất rắn

Áp suất chất rắn là đại lượng vật lý tồn tại xung quanh môi trường sống của chúng ta. Đại lượng này có ảnh hưởng lớn đến năng suất lao động của con người. Một số ứng dụng của đại lượng vật lý này phải kế tới như:

5.1 Ứng dụng trong việc sản xuất

• Các công cụ dụng cụ hỗ trợ quá trình lao động sản xuất như: dao, kéo, đinh, ống, kim,… Các công cụ này đều được ứng dụng việc điều chỉnh áp suất chất rắn theo công thức tính áp suất chất rắn. Điều này giúp người lao động tác dụng lực nhỏ nhất nhưng vẫn đạt được hiệu quả công việc bằng cách giảm tiết diện bề mặt.
• Qua đây chúng ta cũng có thể giải thích được vì sao mà các vật dụng này thường được mài sắc nhọn và dẹt.

5.2 Ứng dụng trong công nghiệp xây dựng

• Ứng dụng trong việc sản xuất xe cẩu: Các xe cẩu để nâng được vật nặng lên đòi hỏi một lực rất lớn. Lực này sẽ tác động trực tiếp lên bề mặt đường hoặc nền đất phía dưới xe, dễ gây sụt lún hoặc nứt vỡ đường. Chính vì vậy mà để giảm áp suất chất rắn tác dụng từ xe lên mặt đường thì người ta thường tăng tiết diện tiếp xúc bằng cách tăng diện tích bánh xe. Đây cũng là lý do mà bánh các xe cẩu thường có kích thước lớn.
• Ứng dụng trong việc sản xuất xe lu, máy ủi. Để giúp việc làm phẳng được dễ dàng hơn thì các máy móc này thường được thiết kế có phần cần ủi dạng hình tròn, dễ di chuyển có khối lượng lớn và giảm tiếp diện tiếp xúc. Yếu tố này đã giúp tăng áp lực tác động giúp việc san phẳng được dễ dàng hơn.