Công và Công suất –

Xét tác dụng của một lực lên một vật, tác dụng này có thể gây nên hoặc cản trở sự dời chỗ Cần cẩu thực hiện một công nâng gàu xúc đất đá lên cao. Hình 33.1 Lực kéo của người tác dụng lên vật cùng phương với độ dời thực hiện một công cơ học. Khi F cùng chiều với s, công A > 0, lực có tác dụng tăng cường chuyển động. Khi F ngược chiều với s, Công A < 0, lực tác dụng cản trở chuyển động.154Ym mis I say1. Công a) Định nghĩa Khi một vật chịu tác dụng của lực và dịch chuyển theo phương của lực, ta nói lực đã thực hiện một công trên vật đó. Ví dụ : người đẩy xe trên mặt đường, cần cẩu nâng vật nặng lên cao.Đối với công, có hai yếu tố không thể thiếu : lực tác dụng và độ dời của điểm đặt theo phương của lực. Lực càng lớn và độ dời càng lớn thì công càng lớn.Từ đó ta định nghĩa:Công 4 do lực F không đổi thực hiện là một đại lượng bằng tích của độ lớn F của lực với độ dời s của điểm đặt của lực (có cùng phương với lực). A = FS (33.1)Trường hợp lực F không cùng phương với độ dờis mà hợp với hướng của độ dời một góc a, ta có thể phân tích lực F thành hai thành phần: F cùng phương với độ dời và F, vuông góc với độ dời (Hình 33,2). Khi đó chỉ có thành phần F thực hiện công Fls, còn thành phần F. không thực hiện công vì theo phương của F, không có độ dời của điểm đặt của lực. Như vậy, công của lực F bằng Fis. Nhưng vì |F| = Fcosa nên công A bây giờ bằng: A = Fs cos Ox (33.2) Ta thấy scosa là hình chiếu của độ dời trên phương của lực. Từ đó, định nghĩa tổng quát của công như sau : Công thực hiện bởi một lực không đổi là đại lượng đo bằng tích độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của lực. b) Công phát động và công cản Theo (332), công là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số. – Nếu cOSCy > 0 (a 3) thì A > 0 và được gọi là công phát động.π – Nếu cosơ < 0 (雲 < α < r) thì A < 0 và được gọi là công cản. 7 π – Nếu cosox = 0 (a – thì A = 0, dù có lực tác dụng nhưng không có công thực hiện. Ví dụ, khi một vật di chuyển theo phương nằm ngang, công của trọng lực luôn bằng 0. c) Đơn vị công Trong hệ SI, công được đo bằngjun, kí hiệu là J. 1 jun là công thực hiện bởi lực có độ lớn 1 miutơn khi điểm đạt của lực có độ dời 1 mét theo phương của lực. 1 jun = 1 miutơn x 1 métBội củajun là kilôjun (kJ): 1 kJ = 1000J = 103 J.一斉一ぎ Hình 33,2 Toa goòng chuyển động trên đường ray chịu tác dụng của lực kéo F hợp với hướng của độ dời một góc a. Công A theo (332) còn có thể biểu diễn dưới dạng tích vô hướng của hai vectơ F và $ : A = Fis C Tục ngữ có câu : Của một đồng, công một nén Khái niệm công này có phải là công cơ học không ? Tại sao ?(33.2)Người nhảy dù đang rơiTrong trường hợp người nhảy dù đang rơi, sau khi dù đã mở, có những lực nào thực hiện Công ? Công đó là dương hay âm ?CE) Hãy tìm hai ví dụ trong đó có lực tác dụng nhưng công thực hiện bằng 0.155 A. F Hình 33,3Công suất đặc trưng cho khả năng thực hiện công nhanh hay chậm. Một máy có công suất càng lớn nếu thời gian để thực hiện một công cho trước càng ngắn.Baing, 1 Một số giá trị công suấtTrái tim đập 60 nhịp/phút 3OW Vận động viên nâng tại 150 kg 3,3 kWMô tô 500 cm3 70kW Máy bay thể thao 74kW Ô tô tải hạng nặng 300 kW Tàu hoả cao tốc (TGV) 8.8 MW Mỗi tổ máy phát điện nhàmáy thuỷ điện Hoà Bình 1240 MW156Công của lực biến đổiỞ trên, ta chỉ tính công của một lực không đổi (cả về phương, chiều và độ lớn) và độ dời là một đoạn thẳng. Còn l – :…………… கார உா được tính như thế nào ?Giả sử vật chuyển động trên một đường cong bất kì từ A đến B. Ta có thể tưởng tượng chia đường cong thành những . .l. . . .all , A A: 4 -thẳng (Hình 33.3). Đồng thời vì đoạn thẳng đã coi là đủ nhỏ nên có thể coi lực tác dụng trong khoảng thời gian này là không đổi. Công thực hiện trên quãng đường vô cùng nhỏ nhthế gọi là công nguyên tố AA = FAs.Với lập luận như vậy, về nguyên tắc, công toàn phần mà lực thực hiện trên cả quãng đường sẽ bằng tổng các công nguyên tố (được tính bằng phép tính tích phân).2. Công suất a) Định nghĩaHai vật khác nhau thực hiện cùng một công như nhau nhưng thời gian để thực hiện công có thể khác nhau, điều đó có nghĩa tốc độ thực hiện công của chúng là nhanh chậm khác nhau. Chẳng hạn một cần cẩu nâng một vật nặng lên cao nhanh hơn một người dùng ròng rọc kéo vật nặng đó lên cùng độ cao. Người ta dùng khái niệm công suất để biểu thị tốc độ thực hiện công của một vật (người, máy…) và định nghĩa: Công suất là đại lượng có giá trị bằng thương số giữa công 4 và thời gian I cần để thực hiện công ấy. Kí hiệu công suất là 9”: 9 =4 (33.3)b) Don vi Trong hệ SI, công suất được đo bằng oát, kí hiệu là W.1 0át là công suất của máy sinh công 1 jun trong 1 giây= 1 000 W = 10 W và mêgaoát (MW): W = 1 000 000 W = 10° W.Bội của oát là kilôoát (kW) : 1 kWChú ý:• Có một đơn vị công dễ gây nhầm lẫn với đơn vị công suất, đó là kilôoát giờ, kí hiệu là kW.h, bằng công của một lực (một máy) có công suất 1 kilôoát (kW) thực hiện trong 1 giờ (h).1 kw.h = 1 000.3 600 = 3.6.10″ J.Đơn vị kWh thường dùng để đo năng lượng điện.* Một đơn vị công suất khác được dùng trong công nghệ chế tạo máy là mã lực (CV) :1 mã lực = 736 Wc) Biểu thức khác của công suấtNếu lực F không đổi, ta có thể biến đổi công thức (33.3):(33.4)Nếu t là hữu hạn thì tỉ là vận tốc trung bình và “” là công suất trung bình của lực tác dụng lên vật. Nếu t rất nhỏ thì tỉ là vận tốc tức thời và “P là công suất tức thời ở thời điểm mà ta xét.Ứng dụng : Từ (334) ta thấy, với công suất không đổi cho trước của một động cơ ô tô chẳng hạn, lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc của ô tô.Hộp số thường thấy trong động cơ các loại ô tô, xe máy… được chế tạo để điều khiển xe theo nguy tắc này. Hộp số gồm hệ thống bánh răng có số răng khác nhau truyền lực từ động cơ đến trục của bánh Xe phát động, giúp thay đổi tốc độ quay của trục, dẫn tới làm thay đổi được lực kéo của động cơ.Động cơ điêzen của chiếc ô tô này Có công suất 300 kW (34. Hãy cho biết cần cẩu nào có Công suất lớn hơn, biết rằng : – Cần cẩu 1 nâng vật 900 kg lên cao 10 m trong 1 min. – Cần cẩu 2 nâng vật 2000 kg lên cao 6 m trong 2 min.Hộp số của động cơ ô tôKhi ô tô lên dốc, cần có lực kéo khoẻ thì phải chuyển đổi bánh răng trong ܬ ܢܚ ܓܝܪ شہ حفظ حے گھر حے گھر۔ ع۔ کم1 ΨΗν vo vivity chậm hơn. Ngược lại khi chạy trên đường bằng phẳng chỉ cần lực k nhỏ, người lái xe có thể gài số lớn để trục quay nhanh hơn khiến xe có thể đạt vận t157 3. Hiệu suất Trong chương trình THCS, ta đã học định luật bảo toàn công. Cần nói rõ công chỉ được bảo toàn trong trường hợp lí tưởng không có ma sát. Trong thực tế, khi vận hành, một máy luôn luôn chịu tác dụng của lực ma sát cản trở chuyển động của nó. Lực này thực hiện công âm làm hao phí năng lượng, vì thế công Hiệu suất cho biết có ích A’ của máy bao giờ cũng nhỏ hơn công A do lực pháttỉ lệ (có thể tính theo động thực hiện.phần trăm) giữa công A’có ích và công toàn Tỉ số : C = – (33.5) phần do máy sinh ra A.khi hoạt động. gọi là hiệu suất của máy, có giá trị luôn nhỏ hơn 1.4. Bài tập Vận dụng Vật có khối lượng m = 2 kg chịu tác dụng của một lực F = 10 N có phương hợp với độ dời trên mặt phẳng nằm ngang một góc a = 45° (Hình 33.4). Giữa vật và mặt phẳng có tác dụng lực ma sát với hệ số ma sát trượt u = 0.2.a) Tính công của các ngoại lực thực hiện trên vật với độ dời Hình 33,4 s = 2 m. Công nào là công dương ? Công nào là công âm ? Lấy g = 10 m/s2. b) Tính hiệu suất trong trường hợp này. Bài giải Trong bài toán này, ta coi vật là chất điểm. Các ngoại lực tác dụng lên vật gồm lực F và lực ma sát Fins. a) Công của lực F : A = F s = Fs cos45° Công của lực Fus: A = Fn-s = uNs cos 180° = -u, (P – F sina)s với N là áp lực vuông góc của vật trên mặt phẳng: N = P – Fsina. Thay số: A = 102.0.707 = 14,14 J: công dương. A2 = -0,2(20 – 10.0707)2 = −5,17.J: công âm. b) Công có ích : A’= A –|A}| = 14,14 – 5,17 s 9J.Hiệu suất: 70 = A’.9 = . . . . s. U, = 64%). A 14.14 0.64 ( ο)158 1. Định nghĩa công cơ học và đơn vị công. Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát 2. Nêu ý nghĩa công dương và công âm. Cho Ví dụ, 3. Định nghĩa Công suất và đơn vị Công suất. Nêu ý nghĩa của Công suất. Câu nào sau đây là đúng ? A.L. ột đại lượng Vectơ, do đó Công cũng là một đại lượng Vectơ. B. Trong chuyển động tròn, lực hướng tâm thực hiện công Vì có cả hai yếu tố: lực tác dụng và độdời của điểm đặt của lực.C. Công của lực là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số.D. Khi một vật chuyển động thẳng đều, công của hợp lực là khác 0 Vì có độ dời của vật2. Một tàu thuỷ chạy trên sông theo đường thẳng kéo một sà lan chở hàng với lực không đổi F = 5.103 N. Hỏi khi lực thực hiện được một công bằng 15.10°J thì sà lan đã dời chỗ theo phương của lực được quãng đường bằng bao nhiêu?3. Một vật khối lượng m = 3 kg được kéo lên trên mặt phẳng nghiêng một góc 30° so với phương ngang bởi một lực không đổi F = 50 N dọc theo đường dốc chính. Hãy xác định các lực tác dụng lên vật và Công do từng lực thực hiện. Với độ dời s= 1,5 m. Bỏ qua ma sát của chuyển động.4. Một vật có khối lượng m = 2 kg rơi tự do từ độ cao h = 10 m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Hỏi sau thời gian 1,2’s trọng lực đã thực hiện được một công bằng bao nhiêu ? Công suất trung bình của trọng lực trong thời gian 12s và Công suất tức thời tại thời điểm t=1,2s khác nhau ra sao ?5. Một máy bơm nước mỗi giây có thể bơm được 151 nước lên bể nước ở độ cao 10m. Nếu coi mọi tổn hao là không đáng kể, hãy tính công suất của máy bơm. Trong thực tế hiệu suất của máy bơm chỉ là 07. Hỏi sau nửa giờ, máy bơm đã thực hiện một công bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10 m/s2.159

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Công và Công suất

--Chọn Bài--

↡

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!