Trong suốt thời gian làm và chuẩn bị bài này xin cảm ơn thầy giáo bộ môn đã hướng dẫn kĩ càng, nhắc nhở và góp ý cũng như trao đổi về cách thức tiến hành và những điều cần chú ý trong việc làm bài thuyết trình. Cảm ơn tất cả các bạn trong nhóm đã nhiệt tình làm việc, vui vẻ trao đổi ý kiến, tìm hiểu và cung cấp thêm các thông tin cần thiết, thống nhất với nhau để hoàn thành bài thuyết trình này. Trong suốt thời gian thuyết trình, nếu có những gì thiếu sót, mong thầy và các bạn góp ý bổ xung để bài thuyết trình được hoàn thiện hơn.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
CÔNG & NĂNG LƯỢNG
GVHD: Thầy NGUYỄN TRẦN HỒNG NHẬT
Nguyễn Hồng Thắng 21203512
Phan Công Tin 21203852
Võ Tấn Thông 21203667
Nguyễn Quang Thắng 21203515
Đặng Quang Tín 21203854
Vi Cao Tín 21203888
Hoàng Trung Tín 21203857
Đoàn Văn Thừa 21203784
Tạ Thành Quấn 21202991
Trang 2I Công
1 Công cơ học
a Định nghĩa:Công cơ học, là một đại lượng vô hướng có thể mô tả
như là tích của lực nhân với quãng đường dịch chuyển mà nó gây
ra, và nó được gọi là công của lực
b Biểu thức: A= =Fd cos (1)
Với:- : một lực không đổi theo thời gian
- :vectơ độ dời
- θ :là góc giữa vectơ lực và vectơ độ dời
*Định nghĩa chung cho công cơ học được cho bởi tích phân đường sau đây:
với: - C quỹ đạo của điểm đặt lực
- là vectơ lực
- là vectơ vị trí
- =d/dt là vận tốc của nó
Trang 3• Mô men và sự quay
Công thực hiện bởi một mô men có thể được tính
theo cách tương tự,như là một lực có độ lớn không
đổi tác động vuông góc lên một cánh tay đòn
Ngoài ra công còn được tính như sau:
Với:- là vectơ mô men tác động vào vật
- là vectơ góc quay của vật quay
- =d/dt là vectơ vận tốc góc của vật quay
c Đơn vị: Đơn vị SI của công là joule(J)
theo định nghĩa thì công đơn vị là newton-mét (N.m)
Ngoài ra còn có các đơn vị khác là mã lực,therm,
BTU và Ca-lo
Nhiệt lượng và công có cùng đơn vị đo
• Mô men và sự quay
Công thực hiện bởi một mô men có thể được tính
theo cách tương tự,như là một lực có độ lớn không
đổi tác động vuông góc lên một cánh tay đòn
Ngoài ra công còn được tính như sau:
Với:- là vectơ mô men tác động vào vật
- là vectơ góc quay của vật quay
- =d/dt là vectơ vận tốc góc của vật quay
c Đơn vị: Đơn vị SI của công là joule(J)
theo định nghĩa thì công đơn vị là newton-mét (N.m)
Ngoài ra còn có các đơn vị khác là mã lực,therm,
BTU và Ca-lo
Nhiệt lượng và công có cùng đơn vị đo
James Prescott Joule (1818 - 1889)
Nhà bác học người
Anh
Trang 42 Công suất
a Định nghĩa:
Công suất P là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật, được đo bằng thương số giữa công ∆W và thời gian để thực hiện công ấy ∆t
b Biểu thức: P= hay ở dạng vi phân
Công suất trung bình
c.Đơn vị P=
P còn có đơn vị là watt (W)
1 (W) = 1 (J/s) ; 1 (kW) = 1000 (W)
1(MW) = 106 (W)
2 Công suất
a Định nghĩa:
Công suất P là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật, được đo bằng thương số giữa công ∆W và thời gian để thực hiện công ấy ∆t
b Biểu thức: P= hay ở dạng vi phân
Công suất trung bình
c.Đơn vị P=
P còn có đơn vị là watt (W)
1 (W) = 1 (J/s) ; 1 (kW) = 1000 (W)
1(MW) = 106 (W)
Công của hổ sinh ra bằng với công của báo, nhưng thời gian sinh công của chúng khác khác nhau, để so sánh khả năng sinh công của mỗi con vật phải dùng đại lượng nào !?
Jun (J) Giây (s) J/s
Jame Watt (1736 - 1819) Nhà bác học người Anh
Trang 5d Chú ý :Công suất của động cơ còn được tính bằng đơn vị mã lực (HP – horse power) Mã lực là công suất xấp xỉ bằng công suất một con ngựa
VD : Chiếc bơm nước dưới có công suất là 1 mã lực
1 Mã lực = 1 HP = 736 (W)
Ngoài công suất trong cơ học, còn có nhiều loại công suất khác nhau,
các con số này thường được ghi trên các vật dụng
Trang 6*Trong chuyển động đều P===F.V hay
*Trong chuyển động quay thời gian Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới t, góc quay Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới φ, vận tốc góc ω dưới
tác dụng của mômen M thì công suất là:
Với công suất nhất định, muốn tăng lực thì phải giảm vận tốc, cấu tạo
của hộp số giúp điều chỉnh lực tác dụng của động cơ.
II Năng Lượng
Định nghĩa: Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công hay làm thay đổi trạng thái lên một hệ vật chất
• theo lý thuyết tương đối: Năng lượng là một thước đo khác của lượng
vật chất được xác định theo công thức liên quan đến khối lượng toàn
phần E = mc²
Các dạng năng lượng: Cơ năng( Động năng, thế năng), Nhiệt năng, Nội năng,năng lượng hạt nhân
Vậy -Năng lượng là đại lượng vô hướng
-Đơn vị hệ SI là jun (J)
*Trong chuyển động đều P===F.V hay
*Trong chuyển động quay thời gian Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới t, góc quay Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới φ, vận tốc góc ω dưới
tác dụng của mômen M thì công suất là:
Với công suất nhất định, muốn tăng lực thì phải giảm vận tốc, cấu tạo
của hộp số giúp điều chỉnh lực tác dụng của động cơ.
II Năng Lượng
Định nghĩa: Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công hay làm thay đổi trạng thái lên một hệ vật chất
• theo lý thuyết tương đối: Năng lượng là một thước đo khác của lượng
vật chất được xác định theo công thức liên quan đến khối lượng toàn
phần E = mc²
Các dạng năng lượng: Cơ năng( Động năng, thế năng), Nhiệt năng, Nội năng,năng lượng hạt nhân
Vậy -Năng lượng là đại lượng vô hướng
-Đơn vị hệ SI là jun (J)
Trang 71.Động năng (Wđ )
a.Định nghĩa và biểu thức:
• Động năng của một vật là năng lượng mà nĩ cĩ được từ chuyển động của nĩ
• Biểu thức:
*Trong chuyển động quay:
E đ = E t + E q =½.m.v2+½.I.ω2
• Tính chất
• Lý thuyết tương đối hẹp:
b.Định lí động năng:
xét ví dụ
a.Định nghĩa và biểu thức:
• Động năng của một vật là năng lượng mà nĩ cĩ được từ chuyển động của nĩ
• Biểu thức:
*Trong chuyển động quay:
E đ = E t + E q =½.m.v2+½.I.ω2
• Tính chất
• Lý thuyết tương đối hẹp:
b.Định lí động năng:
xét ví dụ
- m: Khối lượng của vật (kg)
- v: Vận tốc của vật tại thời điểm đang xét (m/s)
-Eđ,Wđ:Động năng của vật(J) -Et,Eq:động năng tịnh tiến, động năng quay của vật
-I mơ men quán tính -ω: vận tốc gĩc
-c:tốc độ ánh sáng
- Vô hướng, dương
- Wđ có tính tương đối
2
2 1
W
Trang 8ta được :
hay Wđ - W0đ = A
Phát biểu định lí:
Độ biến thiên động năng bằng công ngoại lực tác dụng lên vật
Nếu A>0 thì động năng tăng, ngược lại A<0 động năng giảm
ta được :
hay Wđ - W0đ = A
Phát biểu định lí:
Độ biến thiên động năng bằng công ngoại lực tác dụng lên vật
Nếu A>0 thì động năng tăng, ngược lại A<0 động năng giảm
Xét 1 vật đang c/đ trên đường dưới tác dụng của lực F, vật đi được quảng đường là S(hình vẻ)
ta có A = F.S.cos mà F.cos = F1 nên A = F1.S
theo định luật 2 niu-ton: F1 = m.a
S
V
F
1
F
0
Trang 92.Thế năng (Wt )
Định Nghĩa & Phân loại:
• Thế năng là trường thế vô hướng của trường véctơ lực bảo toàn.
• Phân loại: hấp dẫn
đàn hồi tĩnh điện
a) Thế năng hấp dẫn: lực hấp dẫn là một
lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp
này gọi là thế năng hấp dẫn φ = m h |g|
b) Thế năng đàn hồi:Lực đàn hồi của lò xo
lý tưởng là lực bảo toàn, trong trường hợp này
gọi là thế năng đàn hồi.φ = k x2/2
c) Thế năng tĩnh điện:lực tĩnh điện là một lực
φ = q
2.Thế năng (Wt )
Định Nghĩa & Phân loại:
• Thế năng là trường thế vô hướng của trường véctơ lực bảo toàn.
• Phân loại: hấp dẫn
đàn hồi tĩnh điện
a) Thế năng hấp dẫn: lực hấp dẫn là một
lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp
này gọi là thế năng hấp dẫn φ = m h |g|
b) Thế năng đàn hồi:Lực đàn hồi của lò xo
lý tưởng là lực bảo toàn, trong trường hợp này
gọi là thế năng đàn hồi.φ = k x2/2
c) Thế năng tĩnh điện:lực tĩnh điện là một lực
φ = q
Trang 103.Nhiệt năng
a)Định nghĩa:là một dạng năng lượng dự
trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động
nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên
vật chất KH: Q
b)Tính chất: Nhiệt năng có thể được
tạo ra hoặc thay đổi, bằng cách chuyển hóa giữa năng lượng có hướng (thế năng, động năng định hướng trên tầm vĩ mô) và năng lượng hỗn loạn, qua các quá trình vĩ mô
* Khi nhiệt độ thay đổi:
-m: khối lượng (kg)
-c: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
-∆t: độ biến thiên nhiệt độ ( 0 C hay K)
Nhiệt từ Mặt trời cung cấp nguồn gốc
cho sinh vật trên Trái đất.
Q=mc∆t
Trang 11c) Các hình thức truyền nhiệt:
Đối lưu
Trang 124.Nội năng:
Các phân tử chuyển động
Các phân tử có lực tương tác Thế năng phân tử
Động năng phân tử
Nội năng là tổng động năng và thế năng của tất cả các phân tử cấu
tạo nên vật Nội năng kí hiệu bằng chữ U và có đơn vị là jun
Nội năng của một vật phụ thuộc những yếu tố nào?
Nhiệt độ thay đổi
Thể tích thay đổi
Nội năng thay đổi
Vậy U=f(T, V)
Trang 13• Độ biến thiên nội năng: (∆U)
• Các Cách làm thay đổi nội năng:
• Độ biến thiên nội năng: (∆U)
Thay đổi V Thay đổi T
Thay đổi U
Thực hiện công Truyền nhiệt Thực hiện công Truyền nhiệt
Trang 145.Định luật bảo toàn cơ năng.
Năng năng lượng không thể tự nhiên
sinh ra hoặc mất đi nó chỉ chuyển hóa
từ dạng này sang dạng khác
6.Năng Lượng tối.
Năng lượng tối là dạng năng
lượng chưa quan sát và nghiên
cứu đầy đủ được, lấp đầykhông gian vũ trụ, là nguyên nhân sự giãn nở của vũ trụ
5.Định luật bảo toàn cơ năng.
Năng năng lượng không thể tự nhiên
sinh ra hoặc mất đi nó chỉ chuyển hóa
từ dạng này sang dạng khác
6.Năng Lượng tối.
Năng lượng tối là dạng năng
lượng chưa quan sát và nghiên
cứu đầy đủ được, lấp đầykhông gian vũ trụ, là nguyên nhân sự giãn nở của vũ trụ
Thí nghiệm của James Prescott
Joule, năm 1843
Trang 15Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng
nghe
Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng
nghe