– Lực F tác dụng vào vật.
– Quãng đường S mà vật dịch chuyển.
5. Chú ý
– Hệ qui chiếu để tính S được gắn với mặt đất.
– Công có tính cộng được: A = A1 + A2 II. Bài tập cơ bản
1 Một vật nặng 1,5kg rơi từ nhà cao tầng xuống đất, độ cao ban đầu là 40m.
Tính công của trọng lực.
Hướng dẫn giải Tóm tắt:
Đề cho: m = 1,5kg; h = 40m Cần tìm: A
Trọng lực tác dụng lên vật:
P = m.10 = 1,5.10 = 15N Công của trọng lực:
A = P.h = 15.40 = 600J
2 Một đầu tàu với lực kéo F đã thực hiện một công bằng 900000kJ để kéo đoàn tàu trên một đoạn đường 1,5km. Hãy tính lực kéo F.
Hướng dẫn giải Tóm tắt:
Đề cho: A = 900000kJ = 9.108J; S = 1,5km = 1,5.103m Cần tìm: F
Lực kéo F của đầu tàu:
8
5 3
9.10 6.10 1,5.10
F A N
S III. Giải bài tập
A
– Con bò đang kéo một chiếc xe đi trên đường. Trong trường hợp này, người ta nói lực kéo của con bò đã thực hiện một công cơ học (H.13.1) – Người lực sĩ cử tạ đỡ quả tạ ở tư thế đứng thẳng. Mặc dù rất mệt nhọc, tốn nhiền sức lực, nhưng trong trường hợp này người ta nói lực sĩ không thực hiện một công cơ học nào (H.13.2).
C.1 Từ các trường hợp quan sát ở trên, em có thể cho biết khi nào thì có công cơ học?
C.2 Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của kết luận sau;
– Chỉ có công cơ học khi có ... (1) ... tác dụng lên vật và làm cho vật ...
(2)...
– Công cơ học là công của lực (khi một vật tác dụng lực và lực này sinh công thì ta có thể nói công đó là công của vật).
– Công cơ học thường được gọi tắt là công.
C.3 Trong những trường hợp dưới đây, trường hợp nào có công cơ học?
a) Người thợ mỏ đang đẩy cho xe goòng chở than chuyển động b) Một học sinh đang ngồi học bài
c) Máy xúc đất đang làm việc
d) Người lực sĩ đang nâng quả tạ từ thấp lên cao.
C.4 Trong các trường hợp dưới đây, lực nào thực hiện công cơ học?
a) Đầu tàu hỏa đang kéo các toa tàu chuyển động.
b) Quả bưởi rơi từ trên cây xuống.
c) Người công nhân dùng hệ thống ròng rọc kéo vật nặng lên cao (H.13.3).
C.5 Đầu tàu hoả kéo toa xe với lực F = 5000N làm toa xe đi được 1000m.
Tính công của lực kéo của đầu tàu.
C.6 Một quả dừa có khối lượng 2kg rơi từ trên cây cách mặt đất 6m. Tính công của trọng lực.
C.7 * Tại sao không có công cơ học của trọng lực trong trường hợp hòn bi chuyển động trên mặt sàn nằm ngang?
Hướng dẫn giải C.1 Khi có lực tác dụng vào vật và làm vật chuyển dời C.2 (1) Lực, (2) chuyển dời.
C.3 a) Người thợ mỏ đang đẩy cho xe goòng chở than chuyển động.
c) Máy xúc đất đang làm việc.
d) Người lực sĩ đang nâng quả tạ từ thấp lên cao (có lực tác dụng vào vật và vật có chuyển dời).
C.4 a) Lực kéo của đầu tàu hỏa
b) Lực hút của Trái Đất (trọng lực) làm quả bưởi rơi xuống.
c) Lực kéo của người công nhân.
C.5 A = F.s = 5000.1000 = 5000 000J = 5000kJ.
C.6 A = F.s = 20.6 = 120J
C.7 Trọng lực có phương thẳng đứng, vuông góc với phương chuyển động của vật, nên không có công cơ học của trọng lực.
B
13.1 Một nhóm học sinh đẩy một xe chở đất đi từ A đến B trên một đoạn đường bằng phẳng nằm ngang. Tới B họ đổ hết đất trên xe xuống rồi lại đẩy xe không đi theo đường cũ về A So sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về. Câu trả lời sau đây là đúng?
A. Công ở lượt đi bằng công ở lượt về vì đoạn đường đi được như nhau B. Công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về C. Công ở lượt về lớn hơn vì xe không thì đi nhanh hơn
D. Công ở lượt đi nhỏ hơn vì kéo xe nặng thì đi chậm hơn
13.2 Một hòn bi sắt lăn trên mặt bàn nhẵn nằm ngang. Coi như không có ma sát và sức cản của không khí. Trong trường hợp này có công nào được thực hiện không?
13.3 Người ta dùng một cần cẩu để nâng một thùng hàng khối lượng 2500kg lên độ cao 12m. Tính công thực hiện được trong trường hợp này.
13.4 Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo là 600N. Trong 5 phút công thực hiện được là 360kJ.
Tính vận tốc chuyển động của xe.
13.5 *Hơi nước có áp suất không đổi là p = 6.105N/m2 được dẫn qua van vào trong xilanh và đẩy pittông chuyển động từ vị trí AB đến vị trí A’B’ (H.13.1). Thể tích của xilanh nằm giữa 2 vị trí AB và A’B’ của pittông là V = 15dm3. Chứng minh rằng công của hơi sinh ra bằng tích của p và V. Tính công đó ra J.
Hướng dẫn giải 13.1 Câu B
13.2 Không có công nào thực hiện vì theo phương chuyển động của hòn bi không có lực nào tác dụng. Tác dụng vào hòn bi lúc này có hai lực: lực hút của Trái Đất và phản lực của mặt bàn lên hòn bi. Hai lực này cân bằng nhau và đều vuông góc với phương chuyển động.
13.3 Lực nâng F = P = mg = 2500.10 = 25000N
Công của lực nâng A = F.s = 25000.12 = 300000J.
13.4 Quãng đường xe đi được do lực kéo của con ngựa:
A = F.s s = A 360000
F 600 = 600m
Vận tốc chuyển động của xe với t = 5phút = 300s và s = 600m
s 600
v t 300 = 2m/s.
13.5 Ta có p = F
s F = p.s Mà v = s.h v
h s
Công của hơi nước đẩy pittông là:
A = F.h = p.s. v s = p.v
với p = 600 000N/m2, V = 15dm3 = 0,015m3. A = p.V = 600 000.0,015 = 9000J IV. Bài luyện tập
1 Trên hình là đồ thị biểu diễn sự biến thiên của công A theo đường đi của hai vật. Dựa vào đồ thị hãy cho biết thông tin nào sau đây là đúng?
A. Lực tác dụng lên vật (I) lớn hơn lực tác dụng lên vật (II).
B. Trên cùng quãng đường như nhau, công của lực tác dụng lên vật (II) gấp đôi công của lực tác dụng lên vật (I).
C. Trên quãng đường 30m công của lực tác dụng lên vật (II) là 900J.
D. Trên quãng đường 10m công của lực tác dụng lên vật (I) là 150J.
2. Tìm từ hoặc cụm từ thích hợp điền vào chỗ trống của những câu sau cho đúng ý nghĩa vật lý:
A(J)
S(m) O 10 20 30
600 300
(II) (I) A
A’
B B’
h
a) Chỉ có “công cơ học” khi có... tác dụng vào vật và vật... theo phương...
vuông góc với phương của lực.
b) Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố: ... và ...
3. Trong những trường hợp sau đây, trường hợp nào có công cơ học?
A. Hòn bi lăn không ma sát trên sàn ngang.
B. Một người ra sức đẩy một tủ rất nặng mà tủ này không di chuyển.
C. Một người đứng yên trong thang máy khi thang máy khi thang máy chuyển động đều đi lên.
D. Dùng bàn tay đè lên một quyển sách đang nằm yên trên bàn.
4. Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào không có công cơ học?
A. Một vận động viên trượt băng nghệ thuật đang trượt B. Một vật nặng rơi tự do từ trên cao xuống
C. Một chiếc thuyền trôi theo dòng nước D. Hòn bi lăn không ma sát trên sàn ngang
5. Dụng cụ điện nào sau đây thực hiện công cơ học khi làm việc:
A. Đèn điện B. Động cơ điện C. Ti vi.
D. Bếp điện
6. Người ta dùng một cần cẩu để nâng đều một thùng hàng khối lượng 4000kg lên độ cao 5m. Tính công thực hiện được trong trường hợp này.
7. Một thang máy có khối lượng 800kg được kéo chuyển động đều lên cao với vận tốc 3m/s. Tính công của lực kéo trong thời gian 10s.
8. Đồ thị bên mô tả công mà các lực thực hiện được.
a) Tính giá trị của các lực trong từng trường hợp.
b) Tính công mà các lực thực hiện được sau khi vật di chuyển được một đoạn đường 10m.
A(J) 300 240 180 120 60 O
2 4 6 8 10 12 14 d(m)
(2) (1)
(3)
9. Hơi nước có áp suất không đổi là P = 6.105N/m2 được dẫn qua van vào trong xi lanh và đẩy píttông chuyển động từ vị trí AB đến vị trí A’B’ hình bên. Thể tích của xi lanh nằm giữa hai vị trí AB và A’B’ của píttông là V = 15dm3. Chứng minh rằng công của hơi sinh ra bằng thể tích của p và V. Tính công đó ra J.
10. Hai người cùng kéo một cái thùng nặng trên mặt sàn nằm ngang bằng các lực F1 = 300N và F2 = 500N theo hướng chuyển động của vật. Tính công mà mỗi người đã thực hiện và công tổng cộng khi thùng dịch chuyển quãng đường S = 10m.
11. Kéo một thùng hàng từ mặt đất chuyển động đều theo phương thẳng đứng lên đỉnh của một tòa nhà với vận tốc 2m/s. Lực kéo thực hiện một công là 5kJ. Biết tòa nhà cao 10m.
a) Tính khối lượng thùng hàng.
b) Thời gian kéo thùng hàng từ mặt đất lên đến đỉnh là bao nhiêu?
12. Một chiếc tàu ngầm nặng 20 tấn nổi đều từ dưới đáy biển lên mặt biển theo phương thẳng đứng, thực hiện một công là 20.106J.
a) Tính độ sâu của đáy biển.
b) Tính thể tích của tàu ngầm, biết khối lượng riêng nước biển là 10300N/m3.
A A’
B B’