Công thức tính công cơ học cho trường hợp hướng của lực trùng với hướng dịch chuyển của điểm đặt lực: A = F.s Trong đó: A là công của lực F, đơn vị của A là junJ 1J = 1Nm F là lực tác dụ
Trang 1I Công, công suất, cơ năng:
1 Định luật công cho các máy cơ đơn giản: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại
2 Công thức tính công cơ học cho trường hợp hướng của lực trùng với hướng dịch chuyển của điểm đặt lực:
A = F.s
Trong đó: A là công của lực F, đơn vị của A là jun(J)( 1J = 1Nm)
F là lực tác dụng vào vật, đơn vị là niu-tơn(N)
s là quãng đường vật dịch chuyển, đơn vị là mét(m)
3 Ví dụ minh họa cho định luật về công:
Ví dụ 1: Sử dụng ròng rọc động để kéo thùng hàng lên ta được lợi 2 lần về lực.Nhưng cũng thiệt 2 lần về đường đi
s P s
P
l
F
2
=> Không được lợi về công
Ví dụ 2: Sử dụng mặt phẳng nghiêng càng dài thì lực kéo vật trên mặt phẳng nghiêng càng nhỏ,
và ngược lại mặt phẳng nghiêng càng ngắn thì lực kéo vật trên mặt phẳng nghiêng càng lớn
Kéo đều hai thùng hàng mỗi thùng nặng 300N lên sàn cách mặt đất 1,2m Thùng thứ nhất kéo trên tấm ván dài 2m và thùng thứ hai kéo trên tấm ván dài 4m (Bỏ qua ma sát)
1 Hỏi di chuyển thùng nào tốn nhiều công hơn? Tính công dịch chuyển mỗi thùng hàng
2 Tính lực dịch chuyển mỗi thùng hàng?
Lời giải:
Hai thùng hàng có trọng lượng bằng nhau, do vậy khi sử dụng máy cơ đơn giản thì không cho
ta lợi về công, vì vậy công di chuyển hai thùng hàng là bằng nhau A1 = A2
Do đó, công này bằng với công dịch chuyển vật theo phương thẳng đứng
Ta có A = P.h = 300.1,2 = 360 J
Suy ra A1 = A2 = 360 J
1 Lực dịch chuyển trong mỗi thùng hàng
F1 = A1 : s1 = 360 : 2 = 180 N
F2 = A2 : s2 = 360 : 4 = 90 N
Hiệu suất của máy cơ đơn giản
Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát Do đó công thực hiện phải dùng
để thắng ma sát và nâng vật lên Công này gọi là công toàn phần, công nâng vật lên là công có ích Công để thắng ma sát là công hao phí
Công toàn phần = Công có ích + Công hao phí
Tỉ số giữa công có ích (A1) và công toàn phần (A2) gọi là hiệu suất của máy:
Trang 2Dùng một ròng rọc động và một ròng rọc cố định để nâng một vật lên cao 20 m người ta phải kéo đầu dây một lực F = 450 N Tính:
a) Công phải thực hiện để nâng vật
b) Khối lượng của vật Biết độ lớn của lực cản 30 N
Kéo một vật nặng 100 kg lên cao 25 m bằng Pa lăng gồm 2 ròng rọc động và 2 ròng rọc cố định Hiệu suất của Pa lăng là 80% Tính:
a) Công cần thực hiện để nâng vật
b) Lực kéo vào đầu dây
Vd1: Con bò đang kéo xe
Lực thực hiện công: lực kéo
Vd2: Người đẩy xe đang chuyển động
Lực thực hiện công: lực đẩy
Ví dụ về không có công cơ học tác dụng lên một vật mặc dù có lực tác dụng lên vật:
Một người giữ cho cái thang không bị lung lay để người phía trên trèo lên Trong trường hợp này có lực tác dụng lên thang nhưng thang không di chuyển lên cũng không có công cơ học tác dụng lên thang
Người lực sĩ cử tạ đỡ quả tạ ở tư thế đứng thẳng Mặc dù rất mệt nhọc, tốn nhiều sức lực, nhưng trong trường hợp này người ta nói lực sĩ không thực hiện một công cơ học nào
3 Công thức tính công suất và đơn vị:
Công suất là: Công thực hiện được trong một đơn vị thời gian ( hay còn gọi là tốc độ thực hiện công)
t
A
: công suất, đơn vị là J/s hay W
[ngoài ra còn có đơn vị quy đổi khác là W.h( Oát giờ), kWh ( kilo Oát giờ), mã lực (HP,CV)]
A: Công thực hiện được(J)
t: Thời gian thực hiện công (s)
4 Ý nghĩa của số ghi công suất trên máy móc, dụng cụ hay thiết bị:
VD: Trên thân một máy cày có ghi 15000 W, số đó có ý nghĩa gì?
Ý nghĩa của số Oát đó là: Trong 1 giây máy cày thực hiện được một công là 15000J
(hoặc Công mà máy cày thực hiện được trong 1 giây là 15000 J)
5 Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó
Có 2 dạng của cơ năng là: động năng và thế năng
Trang 3- Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng Vật có khối lượng càng lớn, vận tốc càng lớn thì động năng càng lớn
( theo công thức:
2
2
1
mv
W đ
thì động năng và vận tốc, khối lượng của vật là các đại lượng tỉ lệ thuận)
- Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao là thế năng hấp dẫn
=>Vật ở vị trí càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn
- Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật là thế năng đàn hồi
=>Độ biến dạng của vật càng lớn thì thế năng đàn hồi càng lớn
6 Nêu ví dụ chứng tỏ một vật đàn hồi bị biến dạng thì có thế năng:
– Cánh cung khi bị uốn cong (biến dạng) sẽ dự trữ một năng lượng mà sau khi ta bỏ tay ra lực đàn hồi thực hiện công (sinh công) làm cho mũi tên bay đi, rời khỏi dây cung, năng lượng đó chính là thế năng đàn hồi
II Cấu tạo chất và nhiệt năng:
- Các chất được cấu tạo từ các nguyên tử, phân tử Giữa các phân tử nguyên tử có khoảng cách
và chúng chuyển động không ngừng
- Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Khi nhiệt độ càng cao thì các nguyên tử, phân tử chuyển động càng nhanh làm cho động năng của các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật tăng lên làm cho nhiệt năng của vật tăng lên
- Định nghĩa nhiệt năng: Nhiệt năng là phần nhiệt lượng vật nhận thêm hoặc mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt Đơn vị của nhiệt năng và nhiệt lượng đều là jun (J)
- Hai cách làm biến đổi nhiệt năng của vật là: thực hiện công và truyền nhiệt
Ví dụ:
- thay đổi nhiệt năng của vật chỉ bằng thực hiện công : Dùng tay cọ xát liên tục vào vải làm vải nóng lên, ta đã làm cho nhiệt năng của vải tăng lên
- thay đổi nhiệt năng của vật chỉ bằng truyền nhiệt : đun sôi nước, đốt nóng thanh kim loại
- thay đổi nhiệt năng của vật chỉ bằng cả thực hiện công và truyền nhiệt : cọ xát một miếng đồng nóng với một hòn đá
Dẫn nhiệt là hình thức mà nhiệt năng có thể truyền từ phần này sang phần khác, từ vật này sang vật khác
Ví dụ về dẫn nhiệt:
-Rót nước sôi vào cốc, một lát sau cốc nóng lên
-Hơ nóng một đầu thanh kim loại, lát sau đầu kia cũng nóng lên.
Truyền nhiệt:
+Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí,
+Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng
Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn là dẫn nhiệt
Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí đó là đối lưu
Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chân không là bức xạ nhiệt