Công Thức Tính Công - Công Thức Công Cơ Học, Công Suất

Bản quyền thuộc về VnDoc.Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép nhằm mục đích thương mại.

1. Công thức tính công

Công là một đại lượng vô hướng có thể mô tả là tích của lực với quãng đường dịch chuyển mà nó gây ra, và nó được gọi là công của lực.

Đơn vị của công là Jun (kí hiệu là J)

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

\(A = F.s\)

Trong đó:

+ A là công của lực F (J)

+ F là lực tác dụng vào vật (N)

+ s quãng đường vật dịch chuyển (m)

+ 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 = 1000J

2. Công cơ học

2.1. Khi nào có công cơ học?

- Công cơ học xuất hiện khi có lực tác dụng vào vật và làm vật chuyển dời.

2.2. Công thức tính công cơ học

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

A = F.s

• Trong đó: A là công của lực F (J)

F là lực tác dụng vào vật (N)

s là quãng đường vật dịch chuyển (m)

Đơn vị của công là Jun, (kí hiệu là J). 1J= 1N.1 m = 1Nm. Bội số của Jun là kilojun (kí hiệu là kJ), 1kJ = 1 000J.

* Lưu ý:

- Công thức tính công chỉ áp dụng cho trường hợp vật chuyển dời theo phương của lực. Trường hợp vật chuyển dời theo phương vuông góc với lực thì công của lực đó bằng 0.

- Trọng lực có phương vuông góc với phương chuyển động của vật khi đó không có công cơ học.

3. Công cơ học phụ thuộc vào yếu tố nào?

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

Chú ý: Trong các trường hợp có công có học, ta cần tìm ra lực nào đã thực hiện công đó.

- Công cơ học thường được gọi tắt là công.

- Ví dụ về công cơ học: Đầu tàu hỏa đang kéo các toa tàu chuyển động (lực thực hiện công là lực kéo của đầu tàu hỏa). Quả táo rơi từ trên cây xuống (lực thực hiện công là trọng lực).

4. Công thức tính công suất

- Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.

Công thức tính công suất:

\(P = \frac{A}{t}\)

- Đơn vị của công suất là Oát (W)

1W.h = 3600J; 1KWh = 3600 kJ

- Ngoài ra người ta còn sử dụng đơn vị mã lực

1CV = 736W

1HP = 746W

5. Bài tập ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một người thợ xây đưa xô vừa có khối lượng 15kg lên độ cao 5m trong thời gian 20 giây bằng ròng rọc động.

a. Tính công mà người đó thực hiện được.

b. Người thợ xây hoạt động với công suất là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Lực F mà người đó thực hiện là:

F = 10m = 10.15 = 150 (N)

Công mà người đó thực hiện là:

A = P.h = 150.5 = 750(J)

Người thợ xây hoạt động với công suất là:​\(P = \frac{A}{t} = \frac{{750}}{{20}} = 37,5\left( W \right)\)

Ví dụ 2: Tính công suất của dòng nước chảy qua đập ngăn cao 25m xuống dưới, biết rằng lưu lượng dòng nước là 120m3/phút, khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Trọng lượng của 1m3 nước là: P = 10.m = 10 000 (N)

Trong thời gian 1 phút = 60 giây có 120m3 nước rơi từ độ cao 25m xuống phía dưới.

Công thực hiện trong thời gian 1 phút là:

A = 120.10000.25 = 30 000 000 (J)

Công suất của dòng nước là:

\(P = \frac{A}{t} = \frac{{30000000}}{{60}} = 500000\left( W \right) = 500\left( {kW} \right)\)

Ví dụ 3. Một người kéo một gáo múc nước từ giếng sâu 10m. Công tối thiểu của người đó phải thực hiện là bao nhiêu? Biết gáo nước có khối lượng là 0,5 Kg và đựng thêm 10 lít nước, khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3.

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Thể tích của nước: V = 10 lít = 0,01 m3

Khối lượng của nước:

mn = V.D = 0,01 . 1000 = 10 (Kg)

Lực tối thiểu để kéo gàu nước lên là: F = P

Hay: F = 10(mn + mg) = 10(10 + 0,5) = 105 (N)

Công tối thiểu của người đó phải thực hiện:

A = F.S = 105. 10 = 1050 (J)

Ví dụ 4: Một vật nặng 2kg rơi từ độ cao 6m xuống đất.

a. Tính công do trọng lực thực hiện.

b. Công này bằng công rơi vật nặng 5kg từ độ cao bao nhiêu m?

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Trọng lực của vật P = 10.2 = 20 N

Công do trọng lực thực hiện:

A = P.h = 20.6 = 120 J

Trọng lượng của vật nặng 5kg

P' = 10.5 = 50 N

Vậy với công A trên vật 5kg rơi từ độ cao:

h' = A : P' = 120 : 50 = 2,4 m

Ví dụ 5: Một quả dừa có trọng lượng (25N ) rơi từ trên cây cách mặt đất (8m ). Công của trọng lực là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Ta có:

+ Trọng lượng của quả dừa: P = 25N

+ Độ dời quả dừa dịch chuyển chính là độ cao của của dừa so với mặt đất:  s= 8m

Công của trọng lực là: A = P.s = 25.8 = 200J

Ví dụ 6: Một nhóm học sinh đẩy một xe chở đất từ A đến B trên đoạn đường nằm ngang, tới B đổ hết đất rồi đẩy xe không theo đường cũ trở về A. So sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về.

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Công cơ học được tính bởi công thức: A=Fs

=> Công cơ học tỉ lệ thuận với lực F

Trong trường hợp trên, ta thấy khi đẩy xe đất từ A đến B có lực đẩy lớn hơn khi đẩy xe không từ B về đến A

=> Công ở lượt đi lớn hơn vì lực đẩy lượt đi lớn hơn lượt về

Ví dụ 7: Một người đang điều khiển phương tiện xe mô tô trên đoạn đường (s = 5km ), lực cản trung bình là (70N ). Công của lực kéo động cơ trên đoạn đường đó là bao nhiêu? Biết xe chuyển động đều trên đường

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Ta có:

+ Xe chuyển động đều nên lực kéo của động cơ có độ lớn bằng lực cản

Fk = Fc = 70N

+ Công của động cơ trên đoạn đường đó là: A= Fk.s =70.5.1000 = 350000J

Ví dụ 8. Động cơ của một ô tô thực hiện lực kéo không đổi F = 4 000N. Biết ô tô chuyển động đều với vận tốc 36km/h. Trong 6 phút, công của lực kéo của động cơ là bao nhiêu. 

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Tóm tắt:

F = 4000 N

v = 36 km/h

t = 6 phút

-----------------------

P = ?

Đổi t =  6 phút = 360 s

Quãng đường ô tô đi được là: S = v.t = 10.360 = 3600 (m)

Công của lực kéo là: A = F.S = 4000.3600 = 14400000 (J)

Công suất: P = A: t = 14400000 : 300 = 48000 (W)

Ví dụ 9. Một thang máy có khối lượng m = 550 kg chất trong đó một thùng hàng nặng 350 kg. Người ta kéo thang máy từ đáy hầm mỏ sâu 65 m lên mặt đất bằng lực căng của một dây cáp. Công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Tóm tắt

m1 = 550 kg

m2 = 350kg

s = h = 65 m

-----------------------------

A = ?

Tổng khối lượng của cả thang máy và thùng hàng là:

P =  P1 + P2 = 10.m1  + 10.m2 = 10.550 + 10.350 = 9000 (N)

Công của lực căng dây để thực hiện việc kéo thang máy có thùng hàng đó lên mặt đất là:

A = F.s = P.h = 9000 . 65 = 585000 (J) = 585 kJ

Vậy công nhỏ nhất để thục hiện việc đó là 585 kJ

Ví dụ 10. Một con sông nước chảy từ đập ngăn cao 35m xuống dưới, biết rằng lưu lượng dòng nước là 100m3/phút và khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3. Hãy tính công suất của dòng nước?

Hướng dẫn giải chi tiết bài tập

Tóm tắt

h = 30m

v = 100m3/phút

D = 1000 kg/m3 

-------------------------------

Đổi: 1m3 nước = 1000 lít = 1000 kg

⇒ P = 10m = 10000 (N)

Trọng lượng của 100 m3 nước là:

P = 100.10000 = 1000000 (N)

Công thực hiện được của dòng nước là:

A = F.s = 1000000.35 = 35000000 (J)

công suất của dòng nước

P = A/t = 35000000 : 60 = 583333 (W) = 583 (KW)

-----------------------------------

Như vậy VnDoc đã chia sẻ tới các em bài Công thức tính công. Hy vọng đây là tài liệu hữu ích giúp các em nắm chắc kiến thức về cách tính công cơ học và công thức tính công suất, từ đó luyện giải Vật lý 8 hiệu quả. Chúc các em học tốt, nếu thấy tài liệu hữu ích, hãy chia sẻ cho các bạn cùng tham khảo nhé