Phát biểu định luật về công? Ví dụ về định luật về công?

1. Phát biểu định luật về công?

– Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi.

– Trong thực tế, trong các máy cơ đơn giản luôn có ma sát. Do đó công thực hiện phải dùng để thắng ma sát và nâng vật lên. Công này gọi là công toàn phần, công nâng vật lên là công có ích. Công để thắng ma sát là công hao phí.

– Công toàn phần = Công có ích + Công hao phí

– Tỉ số giữa công có ích (A1) và công toàn phần (A2) gọi là hiệu suất của máy

 – Ví dụ: Mỗi ròng rọc động cho ta lợi thế gấp 2 lần về lực thì lại thiệt 2 lần về đường đi.

2. Ví dụ về định luật về công:

– Công cơ là công của một lực (khi vật tác dụng lực và lực này sinh ra công thì có thể nói công là công của vật).

– Công cơ học thường được gọi tắt là công.

– Ví dụ: Một đầu tàu hỏa kéo đoàn tàu đang chuyển động. Ta nói lực kéo của đoàn tàu thực hiện công cơ, hay đoàn tàu thực hiện công cơ.

– Công của lực là tích phân đường đi của thành phần lực tiếp tuyến theo quỹ đạo của điểm tác dụng lực. A = F × s × cosα

– Trong đó:

+ A: công cơ học gọi tắt là công (J)

+ s: quãng đường dịch chuyển (m)

+ F: độ to của lực tác dụng (N)

+ α:là góc hợp bởi véc tơ lực và véc tơ chuyển dời.

– Công cơ là đại lượng vô hướng có thể âm, dương hoặc bằng 0 tùy theo góc thích hợp theo phương pháp tác động và hướng chuyển động của vật.

+ A > 0: công phát động

+ A < 0: lực sinh công âm

+ A = 0: lực không sinh công

– Biểu thức công được nhà toán học người Pháp Gaspard-Gustave đưa ra năm 1826. Trong hệ đơn vị công SI, đơn vị là Joule (J) là đơn vị chung của mọi loại năng lượng, từ biểu thức (1) => 1J = 1N.1m => 1J là năng lượng sinh ra khi một lực có cường độ 1N làm vật chuyển động được quãng đường 1m theo phương thức chủ động.

*Các loại máy cơ đơn giản thường gặp

– Ròng rọc cố định: Chỉ có tác dụng thay đổi hướng năng lượng, không có tác dụng thay đổi tốc độ của năng lượng.

– Ròng rọc chuyển động: Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.

– Mặt phẳng nghiêng: Lợi về lực, thiệt về đường đi.

– Đòn bẩy: Lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại.

– Phương pháp giải bài tập về Công

+ Tính công cơ khí khi sử dụng các máy cơ đơn giản

+ Khi nâng vật lên đến độ cao h: A = F.s hay A = P.h/H

Trong đó:

+ F là vật có lực kéo mạnh (N)

+ P là khối lượng của vật chất (N)

+ h là độ cao nâng vật (m)

+ H là hiệu suất của mặt phẳng nghiêng

s là:

+ Chiều dài mặt nghiêng (khi sử dụng mặt nghiêng)

+ Độ cao cần nâng vật (khi dùng ròng rọc cố định)

+ Chiều dài đoạn dây được kéo dài (khi sử dụng mạng đọc động)

3. Một số bài tập tham khảo:

Bài 1: Trong các phát biểu sau, hãy cho biết phát biểu nào đúng với định luật về công?

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

B. Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, mà chỉ lợi về lực và lợi về đường đi.

C. Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

D. Các máy cơ đơn giản đều lợi về công, trong đó lợi cả về lực lẫn cả đường đi.

Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại

Đáp án C

C. Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

Bài 2: Hãy cho biết có mấy loại máy cơ đơn giản thường gặp?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án D

Các loại máy cơ đơn giản thường gặp: Ròng rọc cố định, ròng rọc động, mặt phẳng nghiêng, đòn bẩy

⇒ Đáp án D

Bài 3: Người ta đưa vật nặng lên độ cao h bằng hai cách:

Cách 1: Kéo trực tiếp vật lên theo phương thẳng đứng.

Cách 2: Kéo vật theo mặt phẳng nghiêng có chiều dài gấp hai lần độ cao h. Bỏ qua ma sát ở mặt phẳng nghiêng. Hãy so sánh công thực hiện trong hai cách và cho biết phát biểu nào sau đây đúng?

A. Công thực hiện cách 2 lớn hơn vì đường đi lớn hơn gấp hai lần.

B. Công thực hiện cách 2 nhỏ hơn vì lực kéo trên mặt phẳng nghiêng nhỏ hơn.

C. Công thực hiện ở cách 1 lớn hơn vì lực kéo lớn hơn.

D. Công thực hiện ở hai cách đều như nhau.

Đáp án D

Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiều lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

Cách 1: lợi về đường đi, thiệt về lực.

Cách 2: lợi về lực, thiệt về đường đi.

Bài 4: Hãy cho biết, trong các phát biểu sau, phát biểu nào sai?

A. Ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực và cho ta lợi về công.

B. Ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực, thiệt hai lần về đường đi, không cho ta lợi về công.

C. Mặt phẳng nghiêng cho ta lợi về lực, thiệt về đường đi, không cho ta lợi về công.

D. Đòn bẩy cho ta lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại, không cho ta lợi về công.

Đáp án A

Ròng rọc cố định không cho ta lợi về công

⇒ Đáp án A: Ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực và cho ta lợi về công.

Bài 5: Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng nặng 500 N lên sàn ô tô cách mặt đất bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể). Kéo thùng thứ nhất dùng tấm ván 4m, kéo thùng thứ hai dùng tấm ván 2 m. So sánh nào dưới đây đúng khi nói về công thực hiện trong hai trường hợp?

A. Trường hợp thứ nhất công của lực kéo nhỏ hơn và nhỏ hơn hai lần.

B. Trong cả hai trường hợp công của lực kéo bằng nhau.

C. Trường hợp thứ nhất công của lực kéo lớn hơn và lớn hơn 4 lần.

D. Trường hợp thứ hai công của lực kéo nhỏ hơn và nhỏ hơn 4 lần.

Đáp án B

Công của lực kéo trong hai trường hợp đều bằng nhau vì các máy cơ đơn giản đều không cho lợi về công nên chúng đều bằng công để đưa vật lên cao 1m theo phương thẳng đứng

⇒ Đáp án B

Bài 6: Để đưa vật có trọng lượng P = 500 N lên cao bằng ròng rọc động phải kéo dây đi một đoạn 8 m. Hãy cho biết, lực kéo, độ cao đưa vật lên và công nâng vật lên là bao nhiêu?

A. F = 210 N, h = 8 m, A = 1680 J

B. F = 420 N, h = 4 m, A = 2000 J

C. F = 210 N, h = 4 m, A = 16800 J

D. F = 250 N, h = 4 m, A = 2000 J

Đáp án D

Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.

Lực kéo của vật:

F = P/2 = 500/2 = 250 N

Gọi h là độ cao nâng vật lên, s = 8 m. Ta có: s = 2h

=> h = s/2 =8/2 = 4m

Công nâng vật lên là A = F.s = P.h = 500.4 = 2000 J

⇒ Đáp án D

Bài 7: Người ta dùng một mặt phẳng nghiêng để kéo một vật có khối lượng 50 kg lên cao 2 m. Nếu không có ma sát thì lực kéo là 125 N. Thực tế có ma sát và lực kế là 175 N. Hãy cho biết, hiệu suất của mặt phẳng nghiêng dùng trên là bao nhiêu?

A. 81,33 %

B. 83,33 %

C. 71,43 %

D. 77,33%

Đáp án C

Trọng lực của vật: P = 10.m = 10. 50 = 500 N

Để nâng vật lên cao h = 2 m ta phải thực hiện một công A = P.h = 500.2 = 1000 J

Do không có ma sát nên ta thực hiện một lực kéo 125 N. Vậy chiều dài mặt phẳng nghiêng là: s = 1000/125 = 8m

Công thực tế là: Atp = 175.8 = 1400 J

Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng:

H = A/Atp.100% = 1000/1400.100% = 71,43%