Công cơ học

CÔNG CƠ HỌC

A. LÝ THUYẾT

1. Công cơ học

- Thuật ngữ công cơ học chỉ dùng trong trường hợp có lực tác dụng vào vật làm vật chuyển dời.

- Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố: Lực tác dụng vào vật và quãng đường vật dịch chuyển.

- Công cơ học thường được gọi tắt là công.

2. Công thức tính công

- Công thức tính công cơ học khi lực F làm dịch chuyển một quãng đường s theo phương của lực :

Trong đó: A là công của lực F,

                 F là lực tác dụng vào vật,

                 s là quãng đường vật dịch chuyển.

- Đơn vị của công là Jun, (kí hiệu là J). 1J = 1N. 1m = 1Nm.

Bội số của Jun là kilojun (kí hiệu là kJ), 1kJ  = 1 000J.

- Chú ý: + Nếu vật chuyển dời không theo phương của lực thì công được tính bằng một công thức khác sẽ học ở lớp trên.

  + Nếu vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng không.

B. SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (Trang 46 SGK). Từ các trường hợp quan sát ở trên, em có thể cho biết khi nào thì có công cơ học?

Trả lời: Khi có lực tác dụng vào vật và làm vật chuyển dời.

Câu C2 (Trang 46 SGK). Tìm từ thích hợp cho các ô trống của kêt luận sau:

- Chỉ có công cơ học khi có...(1).. tác dụng vào vật và làm cho vật ...(2)...

Trả lời: Chỉ có công cơ học khi có (1) lực tác dụng vào vật và làm cho vật (2) chuyển dời

Câu C3 (Trang 47 SGK). Trong những trường hợp dưới đây, trường hợp nào có công cơ học?

a) Người thợ mỏ đang đẩy cho xe gòong 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.

Trả lời:

a) Người thợ mỏ đang đẩy cho xe gòong 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 và làm vật chuyển dời).

Câu C4 (Trang 47 SGK).  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.

Trả lời:

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.

Câu C5 (Trang 48 SGK). Đầu tàu hỏa kéo toa xe với lực F = 5 000 N làm toa xe đi được 1 000 m. Tính công của lực kéo của đầu tàu.

Trả lời: A = F. s  = 5 000 . 1 000 = 5 000 000 J = 5 000 kJ.

Câu C6 (Trang 48 SGK).  Một quả dừa có khối lượng 2 kg rơi tử trên cây cách mặt đất 6m. Tính công của trọng lực.

Trả lời: A= F. s = 20. 6 = 120 J

Câu C7 (Trang 48 SGK).  Tại sao không có công cơ học của trọng lực trong trường hợp hòn bi chuyển động trên mặt sàn nằm ngang?

Trả lời: Trọng lực có phương thẳng đứng, vuông góc với phương chuyển động của vật, nên không có công cơ học của trọng lực.

C. SÁCH BÀI TẬP

Bài 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 đổ hết đất trên xe xuống rồi lại đẩy xe không theo đường cũ về A. So sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về.

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 lực 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.

Trả lời: Đáp án B. Công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về

Bài 13.2. Một hòn bi sắt lăn trên mặt bàn nhẵn nằm ngang. Nếu coi như không có ma sát và lực cản của không khí thì có công nào được thực hiện không ?

Trả lời: 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. 

Bài 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.

Trả lời: A = F.S = P.h = 25 000.12 = 300 000J

Bài 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 của xe.

Trả lời: Quãng đường xe đi được do lực kéo của con ngựa:  s = A/F = 360 000/600 = 600m

Vận tốc chuyển động của xe: v = s/t = 600/300 = 2m/s

Bài 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 hai vị trí AB và A’B’ của pittông là V = 15dm³ . Chứng minh rằng của hơi sinh ra bằng thể tích của p và V. Tính công đó sinh ra J

Trả lời: Lực hơi nước tác dụng lên pittông là: F = p.S, trong đó S là diện tích của mặt pit – tông. Gọi h là quãng đường dịch chuyển của pít – tông thì thể tích của xilanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pít – tông là V = S.h. Vậy h = V/S

Do đó công của hơi nước đẩy pít – tông là: A = F.h = p.S.V/S = p.V = 600 000.0,015 = 9000J

Bài 13.6. Trường hợp nào dưới đây có công cơ học ?

A. Một quả bưởi rơi từ cành cây xuống

B. Một lực sĩ cử tạ đang đứng yên ở tư thể đỡ quả tạ

C. Một vật sau khi trượt xuống hết một mặt phẳng nghiêng, trượt đều trên mặt bàn nhẵn nằm ngang coi như không có ma sát

D. Hành khách đang ra sức đẩy một xe khách bị chết máy, nhưng xe vẫn không chuyển động được

Trả lời: Đáp án A. Một quả bưởi rơi từ cành cây xuống

Bài 13.7. Phát biểu nào dưới đây là đúng ?

A. Jun là công của một lực làm vật chuyển dịch được 1m

B. Jun là công của lực làm dịch chuyển dịch một vật có khối lượng là 1kg một đoạn đường 1m

C. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển một vật một đoạn 1m

D. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển một vật một đoạn 1m theo phương của lực

Trả lời: Đáp án D. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển một vật một đoạn 1m theo phương của lực

Bài 13.8. Một vật trọng lượng 2N trượt trên một bằng bàn nằm ngang được 0,5m. Công của lực là:

A. 1J               B. 0J               C. 2J               D. 0,5J

Trả lời: Đáp án  B. 0J

Bài 13.9. Tính công của lực nâng một búa máy có khối lượng là 20 tấn lên cao 120cm

Trả lời: A = P.h = 10m.h = 10.20 000.1,20 = 240 000J

Bài 13.10. Tính công cơ học của một người nặng 50kg thực hiện khi đi đều trên một đoạn đường nằm ngang 1km. Biết rằng, công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang thì bằng 0,05 lần công của lực nâng người đó lên độ cao bằng đoạn đường đó.

Trả lời: M = 50kg; s = 1km = 1000m

Đề bài : A = 0,05A_p mà A_p = P.h = 10m.h = 50.10.1000 = 500 000J 14→">  A = 0,05A_p = 25 000J

Bài 13.11. Một đầu tàu kéo một đoàn tàu chuyển động từ ga A tới ga B trong 15 phút với vận tốc 30km/h. Tại ga B đoàn tàu được mắc thêm toa và do đó chuyển động đều từ ga B đến C với vận tốc nhỏ hơn trước 10km/h. Thời gian đi từ ga B đến ga C là 30 phút. Tính công của đầu tàu đã sinh ra biết rằng lực kéo của đầu tàu không đổi là 40 000N

Trả lời: 15ph = 1/4h; v₁ = 30km/h; v₂ = 30 – 10 = 20km/h; t₂ = 30 phút = 1/2h. A = ?

S₁ = v₁.t₁ = 30.1/4 = 7,5km; S₂ = v₂.t₂ = 20.1/2 = 10km

S = S₁ + S₂ = 17,5km = 17 500m

A = F.S = 40 000.17 500 = 700 000 000 J