Bài 1. Công và công suất
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 1. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
Mở đầu
Câu hỏi
Trong chiến dịch Điện Biên Phủ, bộ đội ta đã kéo hàng trăm khẩu pháo có khối lượng vài tấn vào trận địa trên những tuyến đường dài hàng trăm kilômét (hình 1.1)
Ảnh
Ở hoạt động này, bộ đội đã tác dụng lực và làm dịch chuyển các khẩu pháo, ta nói bộ đội đã thực hiện công cơ học. Vậy công cơ học được xác định như thế nào?
Công cơ học có giá trị bằng lực tác dụng lên vật nhân với quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực: A = F.s.
1.Công cơ học
1.1.Công cơ học
Công cơ học là một khái niệm cơ bản trong vật lý, biểu thị lượng năng lượng mà một lực tác dụng lên vật gây ra khi vật chuyển động theo hướng của lực đó. Công cơ học được tính theo công thức: A=F.s.cosθ
A: Công cơ học (đơn vị: Joule, ký hiệu là J). F: Độ lớn của lực tác dụng (đơn vị: Newton, ký hiệu là N). s: Quãng đường vật di chuyển (đơn vị: mét, ký hiệu là m). θ: Góc giữa hướng của lực và hướng chuyển động của vật.
1.2.Câu hỏi 1
Lấy ví dụ một số hoạt động em đã thực hiện công cơ học trong cuộc sống hằng ngày và giải thích.
Ví dụ: - Em đá quả bóng trên sân, làm quả bóng bay vào lưới trống. Khi đó em đã thực hiện công lên quả bóng, làm quả bóng di chuyển một quãng đường theo hướng của lực tác dụng. - Em ném quả tạ bằng một lực có phương nằm ngang làm quả tạ bay ra xa theo hướng của lực. Ta nói, lực của tay em đã thực hiện công.
1.3.Câu hỏi 2
Các lực được mô tả trong hình 1.3 có sinh công hay không? Vì sao?
- Hình 1.3a: Lực trong hình này có sinh công vì thùng hàng có di chuyển theo hướng của lực tác dụng. - Hình 1.3b: Lực trong hình này không sinh công vì túi xách không di chuyển theo hướng của lực tác dụng.
1.4.Câu hỏi 3
Trong tình huống nào, nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất?
Ảnh
Tình huống thứ 3 trong bảng 1.1, nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất vì công sinh ra càng lớn nếu lực tác dụng vào vật càng lớn và quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực càng dài.
1.5.Luyện tập 1
Tính công của nhân viên y tế đã thực hiện trong ba tình huống ở bảng 1.1.
- Công của nhân viên y tế đã thực hiện ở tình huống 1 là: A1 = F1 . s1 = 25 . 50 = 1 250 J - Công của nhân viên y tế đã thực hiện ở tình huống 2 là: A2 = F2 . s2 = 50 . 50 = 2 500 J - Công của nhân viên y tế đã thực hiện ở tình huống 3 là: A3 = F3 . s3 = 50 . 100 = 5 000 J
Ảnh
1.6.Điều kiện xuất hiện
Điều kiện để có công cơ học: - Có lực tác dụng lên vật. - Vật phải dịch chuyển. - Phần lực không bằng 0 trong hướng chuyển động.
2.Công suất
2.1.Công suất
Công suất là đại lượng vật lý cho biết tốc độ thực hiện công của một lực hay máy móc. Nó biểu thị lượng công được thực hiện trong một đơn vị thời gian và được tính theo công thức: P = LATEX(A/t) Trong đó: P: Công suất (đơn vị: Watt, ký hiệu là 𝑊 A: Công cơ học thực hiện (đơn vị: Joule, ký hiệu là 𝐽 t: Thời gian thực hiện công (đơn vị: giây, ký hiệu là s
2.2.Câu hỏi 4
Tính công mỗi người công nhân đã thực hiện.
Ảnh
- Công của người công nhân 1 thực hiện là: A1 = 7 . 45. 1,2 = 378 J - Công của người công nhân 2 thực hiện là: A2 = 10 . 45. 1,2 = 540 J
2.3.Câu hỏi 5
Có những cách nào để biết ai thực hiện công nhanh hơn?
Ảnh
Để biết ai thực hiện công nhanh hơn ta cần so sánh tốc độ thực hiện công của họ. Tốc độ thực hiện công phụ thuộc vào công thực hiện và thời gian thực hiện công. Do vậy ta có 2 cách so sánh như sau: - Trong cùng một thời gian làm, ai thực hiện được công nhiều hơn thì người đó làm nhanh hơn. - Trong cùng một việc làm, ai thực hiện ít thời gian hơn thì người đó làm nhanh hơn.
2.4.Luyện tập 2
Tính công suất của mỗi công nhân trong bảng 1.2.
Công suất của người công nhân 1 là: P1 = LATEX(A1/t1) = LATEX(378/90) = 4,2 W Công suất của người công nhân 2 là: P2 = LATEX(A2/t2) = LATEX(540/120) = 4,5 W
Ảnh
2.5.Luyện tập 3
Cần cẩu trong hình 1.3a tác dụng lực kéo 25 000 N để kéo thùng hàng lên cao 12 m trong 1 phút. Tính công và công suất của lực kéo đó.
Ảnh
Công của lực kéo là A = F . s = 25 000 . 12 = 300 000 J Công suất của lực kéo là P = LATEX(A/t) = LATEX(300000/60) = 5000W
2.6.Vận dụng
Để nâng các kiện hàng trong bảng 1.2, một xe nâng (hình 1.5) gồm động cơ nâng có công suất 2 000 W hoạt động trong 120 s. Xe này đã thực hiện công gấp bao nhiêu lần công của người công nhân 2?
Ảnh
Công thực hiện của xe này là A = P. t = 2000 . 120 = 240 000 J Xe này đã thực hiện công gấp LATEX(A/(A2)) = LATEX(240000/540) = 444,44 lần công của người công nhân 2.
2.7.Luyện tập 4
Nếu một đầu xe lửa có công suất 12 000 kW thì công suất này bằng bao nhiêu mã lực?
Ta có: 1 HP = 746 W; 1 BTU/h = 0,293 W 12 000 kW = 12 000 000 W = LATEX(12000000/746) = 16085,79HP 12 000 000 W = LATEX(12000000/(0,293)) = 40955631,4HP
2.8.Luyện tập 5
Kilôoát giờ là đơn vị đo của công. Một kilôoát giờ là công của một thiết bị có công suất một kilôoát hoạt động trong một giờ. Giải thích vì sao 1 kWh = 3 600 000 J?
1 kWh = 1 000 (W) . 3 600 (s) = 3 600 000 (W.s) = 3 600 000 (J)
3.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới nhé!
Cảm ơn
Ảnh