Công cơ học: Công A của lực F thực hiện để dịch chuyển trên một đoạn đường s được xác định bởi biểu thức: trong đó :α là góc hợp bởi F và hướng của chuyển động.. Công suất: Công suất
Trang 1CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
1 Công cơ học: Công A của lực F thực hiện để dịch chuyển trên một đoạn đường s được xác định bởi biểu thức:
trong đó :α là góc hợp bởi F và hướng của chuyển động.
Đơn vị công: Joule (J)
Các trường hợp xảy ra:
+ α = 0o => cosα = 1 => A = Fs > 0: lực tác dụng cùng chiều với chuyển động
+ 0o < α < 90o =>cosα > 0 => A > 0;
Hai trường hợp này công có giá trị dương nên gọi là công phát động.
+ α = 90o => cosα = 0 => A = 0: lực không thực hiện công;
+ 90o < α < 180o =>cosα < 0 => A < 0;
+ α = 180o => cosα = -1 => A = -Fs < 0: lực tác dụng ngược chiều với chuyển động
Hai trường hợp này công có giá trị âm, nên gọi là công cản;
2 Công suất:
Công suất P của lực F thực hiện dịch chuyển vật s là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công trong
một đơn vị thời gian, hay còn gọi là tốc độ sinh công
Đơn vị công suất: Watt (W)
1kW =103 W
1kW.h=3,6.106 W
Lưu ý: công suất trung bình còn được xác định bởi biểu thức:
Trong đó, v là vận tốc trung bình trên của vật trên đoạn đường s mà công của lực thực hiện dịch chuyển
Công suất tức thời là
CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ CÔNG –CÔNG SUẤT
DẠNG 1: TÍNH CÔNG VÀ CÔNG SUẤT THEO CONG THỨC
Phương pháp:
- Xác định lực F tác dụng lên vật theo phương pháp động lực học
- Xác định quãng đường s bằng các công thức động học
- Xác định góc α hợp bởi chiều lực F và chiều chuyển động v
*Chú ý: Nếu vật chịu nhiều lực tác dụng thì công của hợp lực F bằng tổng công các lực tác dụng lên vật
AF = AF1+ AF2+ +AFn
Bài 1: Một người kéo một thùng hàng khối lượng m = 30kg lên cao h = 1m Lấy g = 10m/s2 Tính công của lực kéo trong các trường hợp sau:
a Vật chuyển động lên đều thẳng đứng
b Vật chuyển động lên nhanh dần đều sau 2s
c Vật chuyển động đều lên mặt phẳng nghiêng dài l = 3m, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng
nghiêng là µ= 0,2
A = F.s.cosα
P =
t A
P = Fvtb
P tt=F.vtt
Trang 2Bài 2: Một vật có khối lượng m = 90kg chịu tác dụng bởi hai lực F1 = F2 = 300 N chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang Lực kéo F1 có phương hợp với phương ngang một góc α1 = 300, lực đẩy F2 có phương hợp với phương ngang góc α2 = 450
a) Tính công của từng lực khi vật chuyển động được 15m
b) Tính hệ số ma sát giữa vật và sàn
Bài 3: Một ô tô lên dốc với tốc độ không đổi Tính công của lực kéo động cơ của ô tô khi được đoạn tại đó có độ
cao 100m Cho biết khối lượng của otô m = 2T, đường dốc α = 300 so với mặt ngang
Hệ số ma sát µ = 0,5
Bài 4: Tính công để kéo một vật nặng m = 0,5tấn lên đều trên mặt phẳng nghiêng góc 30o lên độ cao 2m,
lấy g =10m/s2, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,3
Bài 5: Một ô tô khối lượng m = 1tấn bắt đầu chuyển động, sau khi đi được quảng đường 100m thì vận tốc đạt
được là 10m/s, Lực cản trên đoạn đường này bằng 1% trọng lượng, sau đóâtì xế hãm phanh đê ô tô chuyển động chậm dần đều xuống dốc 100m nữa thì vận tốc còn lại là 2m/s, độ cao của con dốc là 10m, lấy g = 10m/s2
a Tính công của động cơ ô tô đã thực hiện và độ lớn của lực phát động
b Tính lực cản trung bình khi ô tô chuyển động trên đoạn đường dốc
Bài 6 : Một ô tô có khối lượng 1 tấn bắt đầu chuyển động từ A trên đường nằm ngang AB = 100m Vận tốc của
xe khi đến B là 36km/h Hệ số ma sát trên AB là 0,01
a/ Tính công và lực kéo của động cơ?
b/ Đến B xe tắt máy và tiếp tục xuống một dốc nghiêng BC dài 100m cao 10m Lực ma sát tác dụng lên xe có
độ lớn bằng 5% trọng lượng của xe Tính vận tốc của xe khi đến C?
Bài 7: Một xe tải khối lượng 2,5T bắt đầu chuyển động nhanh dần đều sau khi đi được quảng đường 144m thì vận
tốc đạt được 12m/s Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường µ = 0,04
Tính công của động cơ ô tô trên quãng đường đó Lấy g = 10m/s2
Bài 8 Một xe ô tô khối lượng 2 tấn chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với vận tốc ban đầu bằng
0, đi được quãng đường s=200m thì đạt vận tốc 72km/h Tính công do lực kéo của động cơ ô tô và lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó Cho biết hệ số ma sát lăn giữa ô tô và mặt đường là 0,2 Lấy g=10m/s2
BÀI TẬP VỀ CÔNG SUẤT Bài 1: Một ô tô khối lượng m = 1tấn chuyển động đều lên dốc dài 100m và cao 5m Công suất của động cơ ô tô là
2,4KW, lực ma sát giữa ô tô với mặt đường là 100N, lấy g = 10m/s2 Tìm vận tốc của ô tô?
Bài 2: Một động cơ điện cung cấp công suất 20KW cho một cần cẩu nâng 1450kg lên cao 24m Tính thời gian tối
thiểu để thực hiện công việc đó
Bài 3: Trên đường ngang một ô tô có khối lượng 2 tấn khởi hành từ B chuyển động nhanh dần đều, sau khi đi
được quãng đường BC = 100m có vận tốc là 36km/h Biết hệ số ma sát lăn 0,1, g = 10m/s2
a/ Tính lực kéo và công suất động cơ ô tô trên BC
b/ Đến C ô tô tắt máy và tiếp tục lăn xuống dốc dài CD = 100m cao 20m Bỏ qua ma sát trên dốc Xác định vận tốc của ô tô tại M giữa dốc?
Bài 4: Trên đường nằm ngang một ô tô khối lượng 2 tấn bắt đầu chuyển động từ A nhanh dần đều sau khi đi được
quãng đường AB = 450m thì có vận tốc 54km/h Hệ số ma sát 0,05, g = 10m/s2
a/ Xác định lực kéo và công suất của động cơ trên AB?
b/ Đến B động cơ tắt máy tiếp tục lăn lên dốc nghiêng góc 300 Xác định quãng đường lớn nhất BC mà ô tô lên được? hệ số ma sát là const trong quá trình chuyển động
Bài 5: Một ô tô có khối lượng 2 T chuyển động đều trên đường nằm ngang với vận tốc 36km/h Công suất của
động cơ ô tô là 5kW
a) Tính lực cản của mặt đường
b) Sau đó ô tô tăng tốc, sau khi đi được quãng đường s = 125m vận tốc ô tô đạt được 54km/h Tính công suất trung bình trên quãng đường này và công suất tức thời của động cơ ở cuối quãng đường
BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ CÔNG VÀ CÔNG SUẤT Bài 1: Tính công và công suất của một người kéo thùng nước có khối lượng 15kg từ giếng sâu 8m.
a) Lên đều trong 20s
b) Máy kéo thùng ấy đi lên nhanh dần đều và sau 4s đã kéo lên thì công và công suất của máy bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10m/s2
Bài 2: Một ô tô chạy trên đường nằm ngang với vận tốc 54km/h Công suất của động cơ ô tô 75kW.
a) Tìm lực phát động của động cơ
Trang 3b) Tính công của lực phát động khi ô tô chạy được quãng đường 1km.
Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 36km/h trên một đường thẳng nằm
ngang , hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là µ = 0,02 lấy g = 10m/s2
1 Tìm độ lớn của lực phát động
2 Tính công của lực phát động thực hiện trong khoảng thời gian 30 phút
3 Tính công suất của động cơ
Bài 4: Một vật bắt đầu trượt không ma sat trên mặt phẳng nghiêng có độ cao h, góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng
và mặt phẳng nằm ngang là α
1 Tính công của trọng lực thực hiện dịch chuyển vật từ đỉnh mặt phẳng nghiêng đến chân của mặt phẳng nghiêng Có nhận xét gì về kết quả thu được?
2 Tính công suất của của trọng lực trên mặt phẳng nghiêng;
3 Tính vận tốc của vật khi đến chân của mặt phẳng nghiêng
Bài 5 Một vật chuyển động đều trên một mặt ngang trong một phút với vận tốc 36km/h dưới tác dụng của lực kéo
20N hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 600 Tính công và công suất của lực kéo trên.
Bài 6: Một ô tô có khối lượng 2 tấn khởi hành từ A và chuyển động nhanh dần đều về B trên một đường thẳng
nằm ngang Biết quãng đường AB dài 450m và vận tốc của ô tô khi đến B là 54km/h Cho hệ số masat giữa bánh
xe và mặt đường là m = 0,4 và lấy g = 10ms-2
1 Xác định công và công suất của động cơ trong khoảng thời gian đó
2 Tìm động lượng của xe tại B
4 Tìm độ biến thiên động lượng của ô tô, từ đó suy ra thời gian ô tô chuyển động từ A đến B
Bài 7: Một vật chuyển động đều trên một mặt phẳng ngang trong một phút với vận tốc 36km/h dưới tác dụng của
lực keo 20N hợp với phương ngang goc α = 600 Tính công và công suất của lực kéo trên