台灣實用計算機 台灣實用計算機calculator.taiwan-tools.com

壓力計算機
P=F/A 三式互求,一步步算給你看

輸入力與受力面積,立刻用壓力公式 P = F / A 幫你求壓力、求力,或求受力面積。過程會攤開代入與計算,壓力單位是帕斯卡 Pa(也就是 N/m²)。同樣的力,面積越小壓力越大,釘子要磨尖、書包背帶要加寬,都是同樣的道理。

要算什麼?
F A

壓力是什麼?公式 P=F/A

壓力指的是單位面積上所受的力,也就是把作用在一塊面上的力,平均分攤到這塊面的每一單位面積上。公式寫成 ,其中 P 是壓力、F 是垂直壓在面上的力、A 是承受這個力的受力面積。這是台灣國中理化力學單元的基本觀念,段考與會考都常考。

從這條式子可以移項出三種用法,也就是上面計算機的三個模式:

單位要一致,壓力的單位是帕斯卡 Pa

國中課本用的是國際單位制:力 F 用牛頓(N),面積 A 用平方公尺(m²),算出來的壓力 P 就是帕斯卡(Pa)。1 Pa 的定義就是 1 N/m²,代表 1 平方公尺的面上受到 1 牛頓的力。1 Pa 其實很小,一張 A4 紙平放在桌上對桌面的壓力大約就是幾個 Pa 的等級,所以生活中常看到 kPa(千帕,1 kPa=1000 Pa)這種比較大的單位。計算前要先確認力是牛頓、面積是平方公尺,如果題目給的是「公斤重」或「平方公分」,得先換算成 N 與 m² 再代公式,這是很多人算錯的起點。

同樣的力,面積越小壓力越大

公式裡 A 在分母,所以在力 F 固定時,受力面積 A 越小,壓力 P 就越大。這解釋了很多日常現象。釘子與圖釘的尖端磨得很細,是為了把手指施的力集中在極小的面積上,壓力衝高才容易刺進木頭或牆面。高跟鞋的細跟面積很小,同樣的體重壓下去,鞋跟對地面的壓力比平底鞋大很多,走在軟地上容易陷下去。反過來,寬背帶的書包、雪地上的雪鞋、坦克的履帶,都是刻意加大受力面積來降低壓力,讓肩膀不痛、人不陷雪、車不陷泥。

常見易錯點

範例詳解

例 1:一本書重 20 N,平放在桌上的接觸面積為 0.04 m²,求壓力

Pa。書對桌面的壓力是 500 帕斯卡。

例 2:某平面承受的壓力為 200 Pa,受力面積 0.3 m²,求作用力

N。作用在這塊面上的力是 60 牛頓。

例 3:施力 150 N,希望壓力不超過 300 Pa,至少需要多大面積?

m²。受力面積至少要 0.5 平方公尺,壓力才會降到 300 Pa。

常見問題

壓力和壓力差差在哪裡?

壓力是某一面上單位面積受到的力,例如水底某處的壓力、輪胎內的壓力。壓力差則是兩處壓力相減的結果,例如吸管兩端、水壩內外或氣象上的高低氣壓之間的壓力差。液體或氣體會從壓力高的地方往壓力低的地方流動,靠的就是壓力差。本計算機算的是單一面上的壓力值。

1 Pa 到底多大?

1 Pa 就是 1 N/m²,代表 1 平方公尺的面上平均受到 1 牛頓的力。這其實非常小,一張紙平鋪在桌上的壓力大約只有幾 Pa。所以日常常用 kPa(千帕,1 kPa=1000 Pa)或大氣壓,一個標準大氣壓約等於 101325 Pa,也就是約 101 kPa。

面積越小為什麼越痛、越容易刺進去?

因為壓力 P=F/A,面積 A 在分母。手指施的力相同時,接觸面積越小,壓力越大。圖釘尖端、針頭、刀刃都是把力集中在極小的面積上,壓力衝高,就容易刺穿或切開東西。同一根手指壓平頭與壓尖頭,尖頭那邊痛得多,也是這個原因。

力和壓力是同一件事嗎?

不是。力是作用的總量,單位是牛頓(N);壓力是這個力平均分到每單位面積上的量,單位是帕斯卡(Pa)。同樣 100 N 的力,壓在大面積上壓力小,壓在小面積上壓力大,力沒變,壓力卻差很多。

面積要用平方公尺還是平方公分?

用壓力公式算 Pa 時,面積一定要換成平方公尺(m²),力要用牛頓(N)。如果題目給平方公分,先除以 10000 換成平方公尺(1 m²=10000 cm²)再代入,否則算出來的數字會差一萬倍。

※ 本工具為學習輔助用途,計算方式依台灣國中理化課程常見教法設計。作業與考試請以老師教學與課本為準。