Giải bài tập SBT Vật lý 8 Bài 14: Định luật về công

Phương pháp giải

- Dựa vào hình vẽ trên để xác định lực căng dây thứ nhất, thứ hai và thứ ba

- Lực kéo của lò xo bằng lực căng của sợi dây thứ ba

- Kéo vật lên cao bằng ròng rọc động thì lợi 2 lần về lực, thiệt 2 lần về đường đi

Hướng dẫn giải

6. Giải bài 14.6 trang 40 SBT Vật lý 8

Nối các ròng rọc động và ròng rọc cố định với nhau như thế nào để được hệ thống nâng vật nặng cho ta lợi về lực 4 lần, 6 lần?

Phương pháp giải

Để bố trí thí nghiệm ta sử dụng lí thuyết về ròng rọc động: Kéo vật lên cao bằng ròng rọc động thì lợi 2 lần về lực, thiệt 2 lần về đường đi. 

Hướng dẫn giải

Bố trí một ròng rọc cố định và hai ròng rọc động thành hệ thống như hình a sẽ được lợi về lực 4 lần.

Bố trí ba ròng rọc cố định động thành hệ thống như hình b sẽ được lợi về lực 6 lần.

Người ta dùng một mặt phẳng nghiêng để kéo một vật có khối lượng 50kg lên cao 2m.

b) Thực tế có ma sát và lực kéo vật là 150N. Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng.

Chú ý: Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là:

Trong đó:

P là trọng lượng của vật

h là độ cao

F là lực kéo vật theo phương mặt phẳng nghiêng

ℓ là chiều dài mặt phẳng nghiêng.

Phương pháp giải

a) - Công theo mặt phẳng nghiêng là: A = F.ℓ

- Công theo phương thẳng đứng là: A₁ = P.h

- Theo định luật về công thì A = A₁, nghĩa là A₁ = F.ℓ, suy ra l

b) Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng: \(H = \dfrac{A_1}{A}.100\% = \dfrac{P.h}{F.l}.100\% \)

Hướng dẫn giải

P = 10.m = 10.50 = 500N.

a) Công của lực kéo vật lên theo mặt phẳng nghiêng là: A = F.ℓ

Công của lực kéo trực tiếp vật theo phương thẳng đứng là:

A₁ = P.h = 500N.2m = 1000J

Theo định luật về công thì A = A1, nghĩa là A1 = F.ℓ

b) Thực tế có ma sát và lực kéo vật là 150N

Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là:

\(H = {\dfrac{P.h}{F.l}}.100\% = {\dfrac{500.2}{150.8}}.100\% \approx 83\% \)

Một người nâng một vật nặng lên cùng một độ cao bằng hai cách. Cách thứ nhất, kéo vật bằng một ròng rọc cố định (H.14.3a). Cách thứ hai kết hợp một ròng rọc cố định và một ròng rọc động (H.14.3B). Nếu bỏ qua trọng lượng của ma sát và ròng rọc thì:

Vì theo định luật về công thì không có một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công nên công thực hiện ở hai cách đều như nhau.

Chọn A

Trong xây dựng, để nâng vật nặng lên cao người ta thường dùng một ròng rọc cố định hoặc một hệ thống ròng rọc cố định và ròng rọc động (gọi là palăng), như hình 14.4. Phát biểu nào dưới đây là không đúng về tác dụng của ròng rọc?

Chọn A

Phát biểu nào dưới đây về máy cơ đơn giản là đúng?

A. Các máy cơ đơn giản không cho lợi về công

B. Các máy cơ đơn giản chỉ cho lợi về lực

C. Các máy cơ đơn giản luôn bị thiệt về đường đi

D. Các máy cơ đơn giản cho lợi cả về lực và đường đi

A - đúng: Các máy cơ đơn giản không cho lợi về công

B - sai vì: Các máy cơ đơn giản có thể cho lợi về lực hoặc lợi về đường đi

C - sai vì: Các máy cơ đơn giản có thể lợi về đường đi

D - sai vì: Các máy cơ đơn giản cho lợi về lực thì thiệt về đường đi và ngược lại

Chọn A

Dùng một palăng để đưa một vật nặng 200N lên cao 20cm, người ta phải dùng một lực F kéo dây đi một đoạn 1,6 m. Tính lực kéo dây và công đã sinh ra. Giả sử ma sát ở các ròng rọc là không đáng kể.

Phương pháp giải

- Ta cần nhớ: Kéo vật lên cao bằng ròng rọc động thì lợi 2 lần về lực, thiệt 2 lần về đường đi. 

- Công sinh ra là: A = F.s 

Hướng dẫn giải

Vì s = 1,6m; h = 20cm = 0,2m nên đường đi s của lực kéo F gấp 8 lần đường đi của vật. Vậy ta được lợi 8 lần về lực.

⇒ Lực kéo dây là: \(F=\dfrac{P}{8}=\dfrac{200}{8}=25N\)

Công sinh ra là: A = F.s = 25.1,6 = 40J

Hình 14.5 là sơ đồ một trục kéo vật P có trọng lượng là 200 N buộc vào sợi dây cuốn quanh trục A có bán kính R₁ = 10 cm. Lực kéo F kéo dây cuốn vào trục quay B có bán kính R₂ = 40 cm. Tính lực kéo F và công của lực kéo khi vật P được nâng lên độ cao 10 cm.

Phương pháp giải

- Lực kéo F dịch chuyển một đoạn là s₂ thì vòng tròn R₂ đi được một cung có độ dài s₂, khi đó vòng tròn R₁ quay được cung có độ dài s₁ và vật lên cao một đoạn là s₁.

- Lập tỉ số \(\dfrac{s_1}{s_2}=\dfrac{R_1}{R_2}\)

- Tính lực kéo F

- Công của lực kéo F bằng công của trọng lực nên: A = P.h 

Hướng dẫn giải

Nhận xét: Dựa vào hình, nếu lực kéo F dịch chuyển một đoạn là s₂ thì vòng tròn R₂ đi được một cung có độ dài s₂, khi đó vòng tròn R₁ quay được cung có độ dài s₁ và vật lên cao một đoạn là s₁.

Vì \(\dfrac{s_1}{s_2}=\dfrac{R_1}{R_2}=\dfrac{40}{10}=4\) nên lực kéo F có độ lớn là: 

\(F=\dfrac{P}{4}=\dfrac{200}{4}=50N\)

Công của lực kéo F bằng công của trọng lực nên công của lực kéo F khi nâng vật lên cao 10cm là: A = P.h = 200.0,1 = 20J.

Tính lực căng của sợi dây ở hình 14.6 cho biết OB=20 cm, AB=5 cm và trọng lượng của vật là 40N.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: \(F_1.d_1=F_2.d_2\) với \(F_1=F\) và \( F_2=P\)

Hướng dẫn giải

Nhận xét: OB = 20cm; OA = 25cm; F × OA = P × OB

⇒ Lực căng của sợi dây là: F = (P x OB) / OA = 4P/5 = 32N.

Hai công nhân, hàng ngày phải chất các thùng sơn, mỗi thùng nặng 500N, lên xe tải, mỗi xe chở được 5 tấn, sàn xe cách mặt đất 0,8m. Một người chủ trương khiêng thẳng thùng sơn lên xe, một người chủ trương dùng ván nghiêng, rồi đấy cho thùng sơn lăn lên.

a) Trong hai cách làm này, cách nào lợi hơn về công? Cách thứ nhất có lợi về mặt nào? Cách thứ hai có lợi về mặt nào?

b) Tính công mà mỗi công nhân phải sản ra để chất đầy một xe. Bỏ qua ma sát trong các trường hợp

b) Khi chất đầy một xe thì mỗi công nhân phải thực hiện công để đưa trọng lượng của 5 tấn (5000 kg) sơn (P = 10.m = 10.5000 = 50000 N) lên cao 0,8 m.

Công mà mỗi công nhân phải sản ra để chất đầy một xe hàng:

A = P.h = 50 000. 0,8 = 40 000J