Lý 10 Bài 24: Công và công suất

 a) Định nghĩa công trong trường hợp tổng quát

Nếu lực không đổi \(\overrightarrow F \) tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công của lực \(\overrightarrow F \) được tính theo công thức: A = F.s.cosα

b) Biện luận

- Khi 0 ≤ α < 90⁰ thì cosα > 0 ⇒ A > 0

⇒ Lực thực hiện công dương hay công phát động.

- Khi α = 90⁰ thì A = 0

⇒ Lực \(\overrightarrow F \) không thực hiện công khi lực \(\overrightarrow F \) vuông góc với hướng chuyển động.

- Khi 90⁰ < α ≤ 180⁰ thì cosα < 0 ⇒ A < 0

⇒ Lực thực hiện công âm hay công cản lại chuyển động.

c) Đơn vị công

Trong hệ SI, đơn vị của công là jun (kí hiệu là J): 1 J = 1N.m

a) Khái niệm công suất.

• Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.
• Công thức: \(P = \frac{A}{t}\)

b) Đơn vị công suất.

- Ta có :  \(P = \frac{A}{t}\)

- Nếu A = 1J,  t = 1 s thì p = \(\frac{{1J}}{s} = 1\) oát  ( W )

- Oát là công suất của một thiết bị thực hiện công bằng 1J trong thời gian 1s

- Đơn vị công suất là: oát (W)

•  1 W.h = 3600 J
• 1 kwh = 3600 kJ (gọi là 1 kí địên).

- Ngoài ra người ta còn dùng đơn vị mã lực:

• 1 CV (Pháp) = 736 W
• 1 HP (Anh) = 746 W

Chú ý:

• Khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng sinh công cơ học.

• Công suất tiêu thụ của 1 thiết bị  tiêu thụ năng lượng là đại lượng đo bằng năng lương tiêu thụ trong 1 đơn vị thời gian.

Một động cơ điện cung cấp công suất 15kW cho một cần cẩu nâng 1000kg lên cao 30m. Lấy g = 10m/s². Tính thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó.

Hướng dẫn giải

Công mà cần cẩu đã thực hiện để nâng vật lên cao 30m là: A= Fs.cosα

Ta có:

Lực F ở đây chính là trọng lực P = mg

Góc hợp bởi \(\vec P\) và phương chuyển động s là \(\alpha  = {0^0}\)

⇒ \( A=P s . \cos 0^{0}=m g s . \cos 0^{0}=1000.10 .30 .1=300000 J \)

Công thức tính công suất: \(P = \frac{A}{t}\)

⇒ Thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó là:

\(t = \frac{A}{P} = \frac{{300000}}{{{{15.10}^3}}} = 20s\)

Vậy, thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó là t = 20s.

Một người kéo một hòm gỗ khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc 30⁰ so với phương nằm ngang. Lực tác dụng lên dây bằng 150 N. Tính công của lực trượt đi được 20 m.

Hướng dẫn giải

Công của lực kéo: 

\(A = F.s.cos\alpha = 150.20.cos30^0 = 2595 J\)

Câu 1: Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao 10 m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s². Trong thời gian 1,2 s kể từ lúc bắt đầu thả vật, trọng lực thực hiện một công bằng bao nhiêu?

Câu 2: Một vật 5 kg được đặt trên mặt phẳng ngiêng. Lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng bằng 0,2 lần trọng lượng của vật. Chiều dài của mặt phẳng nghiêng là 10 m. Lấy g = 10 m/s². Công của lực ma sát khi vật trượt từ đỉnh xuống chân mặt phẳng nghiêng bằng bao nhiêu?

Câu 3: Một vật 5 kg được đặt trên mặt phẳng ngiêng. Chiều dài của mặt phẳng nghiêng là 10 m, chiều cao 5 m. Lấy g = 10 m/s². Công của trọng lực khi vật trượt từ đỉnh xuống chân mặt phẳng nghiêng có độ lớn là bao nhiêu?

Câu 4: Một thang máy khối lượng 1 tấn chuyển động nhanh dần đều lên cao với gia tốc 2 m/s². Lấy g = 10 m/s². Công của động cơ thực hiện trong 5s đầu tiên là bao nhiêu?

Câu 1: Thả rơi một hòn sỏi khối lượng 50 g từ độ cao 1,2 m xuống một giếng sâu 3 m. Công của trọng lực khi vật rơi chạm đáy giếng là (Lấy g = 10 m/s²)

    A. 60 J.

    B. 1,5 J.

    C. 210 J.

    D. 2,1 J.

Câu 2: Một lực F = 50 N tạo với phương ngang một góc α=30^o, kéo một vật và làm chuyển động thẳng đều trên một mặt phẳng ngang. Công của lực kéo khi vật di chuyển được một đoạn đường bằng 6 m là

    A. 260 J.

    B. 150 J.

    C. 0 J.

    D. 300 J.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng?

    A. Máy có công suất lớn thì hiệu suất của máy đó nhất định cao.

    B. Hiệu suất của một máy có thể lớn hơn 1.

    C. Máy có hiệu suất cao thì công suất của máy nhất định lớn.

    D. Máy có công suất lớn thì thời gian sinh công sẽ nhanh.

Câu 4: Đơn vị không phải đơn vị của công suất là

    A. N.m/s.

    B. W.

    C. J.s.

    D. HP.

Qua bài giảng Công và công suất này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được định nghĩa công của một lực. 

• Biết cách tính công của một lực trong trường hợp đơn  giản (lực không đởi, chuyển dời thẳng).

• Phát biểu được định nghĩa và ý nghĩa của công suất.