Tiêu đề CHỦ ĐỀ 2 CÔNG - CÔNG SUẤT.docx ✅

 Trong tự nhiên, khi các vật tương tác với nhau, năng lượng có thể được truyền từ vật này sang vật khác. Có hai hình thủc truyền náng lượng cơ bản, đó là truyền nhiệt và thực hiện công. Trong Câu này ta xét hình thức truyền năng lượng đó là thực hiện công.  Hình dưới đây mô tả một người tác dụng một lực F theo phương nằm ngang để làm một kiện hàng dịch chuyển trên mặt sàn bằng phẳng. Sau khi dịch chuyển một quãng đường s trên sàn, kiện hàng có tốc độ v, nghĩa là nó có một động năng nhất định. Động nấng này có nguồn gốc từ đâu?  Khi một lực tác dụng lên vật làm vật dịch chuyển một quãng đường theo hướng của lực, người ta nói lực đã thực hiện một công cơ học (gọi tắt là công).  Công là số đo phẩn năng lượng mà vật nhận vào hoặc mất đi do tương tác với vật khác. Trong ví dụ trên, kiện hàng nhận công nên nó có động năng.  Biểu thức tính công cơ học AFs  Trong đó: F (N) là độ lớn của lực. s (m) là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực F. A (J) là công cơ học.  Lưu ý: + Công thức trên chỉ đúng khi vật chuyển dời theo phương của lực. + Nếu vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công bằng không. + Nếu vật chuyển dời không theo phương của lực thì công được tính theo công thức khác.  Trong hệ SI, đơn vị đo công là jun (J), đối với các giá trị công lớn, người ta còn dùng đơn vị kilojun (kJ), megajun (MJ),... với 3 6 1 kJ = 10 J = 1000 J 1 MJ = 10 J = 1000000 J     Ngoài hệ SI, công còn được đo bằng đơn vị calo (cal), BTU (British Thermal Unit),... với 1 cal = 4,186 J 1 BTU = 1055 J 1 kcal = 1000 cal = 4186 J       Đơn vị kW.h cũng là đơn vị của công cơ học với 1 kWh = 3600000 J = 3,6 MJ  Trong một trang trại, nếu dùng máy cày A để cày 2 mẫu đấtt thì mất 30 phút, nếu dùng máy cày B để cày 1 mẫu đất thì mất 10 phút. Như vậy máy cày nào hoàn thành công việc nhanh hơn?  Để biết máy cày nào hoàn thành công việc nhanh hơn, người ta không chỉ quan tâm đến độ lớn I CÔNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 2 CÔNG – CÔNG SUẤT II CÔNG SUẤT
của công thực hiện được mà còn quan tâm đến tốc độ thực hiện công, hay công thực hiện trong một đơn vị thời gian.  Đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công được gọi là công suất.  Công suất được xác định bởi công thực hiện trong một đơn vị thời gian.  Biểu thức tính công suất AFs PFv tt  Trong đó: P (W) là công suất. A (J) là công thực hiện. t (s) là thời gian thực hiện công.  Công suẫt càng lớn thì tốc độ thực hiện công càng nhanh.  Trong hệ SI, đơn vị đo công suất là oát (W), trong trường hợp công suất lớn, người ta còn dùng đơn vị kilôoát (kW), mêgaoát (MW),… với 3 6 W 1 kw = 10 W = 1000 W 1 MW = 1 000 k = 10 W1000W000   Ngoài hệ SI, công suất còn được đo bằng các đơn vị thông dụng khác như:  Đơn vị mã lực Anh, kí hiệu là HP (Horse Power) với 1 HP = 746 W  Đơn vị mã lực Pháp, kí hiệu là CV (Cheval Vapeur) với 1 CV = 736 W .  Đơn vị BTU/h với 1 BTU/h = 0,293 W  Mở rộng: Khái niệm công suất còn được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng hoặc các thiết bị tiêu thụ năng lượng không phải bằng hình thức công cơ học như lò nung, nhà máy điện, đài phát sóng, … Trong trường hợp đó, công suất được hiểu là năng lượng phát ra hoặc năng lượng tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Thiết bị Công suất (W) Máy tính bỏ túi 310 Bóng đèn huỳnh quang 1550 Động cơ mô tô 336.1015.10 Động cơ ô tô 442.1030.10 Đầu máy tàu hoả 66103.10 công toàn phần = công có ích + công hao phí Tỉ số giữa công có ích và công toàn phầngọi là hiệu suất của máy cici tptp AP H = .100% .100% AP BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1 BÀI TẬP VỀ CÔNG CƠ HỌC Câu 1: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào có công cơ học, trường hợp nào không có công cơ học? Hãy giải thích. a. Dùng dây kéo thùng gỗ chuyển động trên mặt sàn nằm ngang. b. Dùng tay ấn thật mạnh vào vách tường. c. Chiếc ôtô đang chuyển động trên đường. Hướng dẫn giải a. Có công cơ học. Vì có lực tác dụng vào thùng gỗ và làm cho thùng gỗ chuyển động trên mặt sàn nằm ngang. b. Không có công cơ học. Vì có lực tác dụng vào vách tường nhưng vách tường lại không chuyển động. c. Có công cơ học. Vì lực kéo của động cơ sinh công giúp ô tô chuyển động trên đường. III CÔNG THỨC TÍNH HIỆU SUẤT
Câu 2: Bỏ qua lực ma sát và lực cản của không khí. Hãy xác định lực đã thực hiện công trong các trường hợp sau đây. Hướng dẫn giải a. Lực kéo của em bé thực hiện công kéo xe chuyển động trên đường tuyết. b. Lực do bạn Nam thực hiện sinh công giúp xe và bạn Nam chuyển động. Câu 3: Đầu tàu hỏa kéo toa xe với lực F = 5000 N làm toa xe đi được 1000 m. Tính công của lực kéo đầu tàu. Hướng dẫn giải Lực kéo của đầu tàu cùng phương với phương chuyển động của tàu F = 5000 N. Quãng đường s1000m Công của lực kéo đầu tàu AFs5000.10005000000 J. Câu 4: Một tàu thuỷ chạy trên sông theo đường thẳng kéo sà lan chở hàng với lực không đổi 5.10 3 N. Hỏi khi lực thực hiện được công 15.10 6 J thì sà lan đã dời chỗ theo phương của lực được quãng đường là bao nhiêu? Hướng dẫn giải - Quãng đường sà lan đã dời 3A AFss3.10m. F Câu 5: Để đưa một kiện hàng lên cao h = 80 cm so với mặt sàn người ta dùng một xe nâng. Công tối thiểu mà xe đã thực hiện bằng 9,6 kJ. Tìm khối lượng kiện hàng. Biết gia tốc trọng trường là g = 10 m/s 2 Hướng dẫn giải Để nâng được kiện hàng thì xe phải tác dụng một lực có độ lớn tối thiểu bằng trọng lượng kiện hàng minFPmg. Công tối thiểu mà xe đã thực hiện là min A9600 APh10mhm1200 kg. 10h10.0,8 Câu 6: Tính công của trọng lực khi làm hòn đá khối lượng 2,5 kg rơi từ độ cao 20 m xuống đất. Hướng dẫn giải Khi hòn đá rơi thì trọng lực cùng hướng với chuyển động nên quãng đường bằng độ dịch chuyển AFsPh10mh10.2,5.20500 J. Câu 7: Một người nhấc một vật có khối lượng 5kg lên độ cao 1,2 m rồi mang đi ngang một đoạn 50 m. Tìm công tổng cộng mà người này đã thực hiện. Hướng dẫn giải Khi người này mang vật đi ngang thì lực do tay giữ vật có độ lớn bằng trọng lực và có phương vuông góc với độ dịch chuyển nên A 1 = 0. Công của người này sinh ra khi nhấc vật lên cao 1,2 m là 2AFsPh10mh10.5.1,260 J. Công tổng cộng mà người này đã thực hiện 12A = A+ A= 60 J. Câu 8: Một thang máy đưa người và hàng hoá lên độ cao 80 m thì sinh ra công A là 160000 J. Biết người có khối lượng 60 kg, tính khối lượng của hàng hoá. Hướng dẫn giải
Tổng trọng lượng của người và hàng hóa là A160000 AFsPsP2000 N. s80 Suy ra tổng khối lượng của người và hàng hóa là P2000 m200 kg. 1010 Vậy khối lượng của hàng hóa là 1221mmmmmm20060140 kg. Câu 9: Người và xe có khối lượng tổng cộng 60 kg đi lên một con dốc cao 5 m, dài 40 m. Biết lực ma sát với mặt đường là 50 N. Tính công xe sinh ra khi vượt hết dốc. Hướng dẫn giải Công sinh ra khi người và xe đi hết con dốc dài 40 m bằng công trọng lực thực hiện để người và xe chuyển động từ độ cao 5 m xuống chân dốc, ta có PAAP.s10.m.s10.60.53000 J. Công của lực ma sát sinh ra khi người và xe đi hết con dốc dài 40 m là msmsAFs50.402000 J. Suy ra công xe sinh ra khi vượt hết dốc là tpmsAAA300020005000 J. Câu 10: Dưới tác dụng của một lực F4000 N, một chiếc xe chuyển động đều lên dốc với vận tốc 5 m/s. Biết thời gian xe đi từ chân dốc lên đỉnh dốc là 2 phút. Tính công thực hiện được khi xe đi từ chân dốc lên đỉnh dốc. Hướng dẫn giải Đổi 2 phút = 120 giây. Công thực hiện được khi xe đi từ chân dốc lên đỉnh dốc là: AFsFvt4000.5.1202400000 J. Câu 11: Kéo đều một thùng hàng nặng 400 N lên thùng ô tô cách mặt đất 1 m bằng một tấm ván dài 2 m đặt nghiêng (ma sát không đáng kể). Tính độ lớn lực kéo cần thiết. Hướng dẫn giải Bài cho biết P400 N, h1 m chiều dài mặt phẳng nghiêng 2m.l Lực kéo cần thiết để kéo vật lên theo mặt phẳng nghiêng được tính từ biểu thức P.h400.1 FPhF200 N. 2l l Câu 12: Một người đi xe đạp đi đều từ chân dốc lên đỉnh dốc cao 5 m dài 40 m. Tính công của người đó sinh ra. Biết rằng lực ma sát cản trở xe chuyển động trên mặt đường là 25 N và cả người và xe có khối lượng là 60 kg. Tính hiệu suất đạp xe. Hướng dẫn giải Trọng lượng của người và xe P10.m10.60600 N. Công hao phí do ma sát msmsAF25.401000 J.l Công có ích iAPh600.53000 J. Công của người thực hiện tpihpAAA300010004000 J. Hiệu suất đạp xe i tp A3000 H.100%75% A4000 Câu 13: Một vận động viên xe đạp đang leo dốc. Biết rằng độ cao từ chân dốc lên đỉnh dốc là h10 m và đoạn đường dốc dài 50 m,l khối lượng của người và xe m70kg , lực ma sát của mặt đường cản trở chuyển động của người và xe là msF50N . Hãy tính: a. Công mà vận động viên tiêu tốn để vượt dốc. b. Hiệu suất của công đó. Hướng dẫn giải