Công Cơ Học

Công cơ học

A: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Công cơ học và công thức tính công.

Khi một lực tác dụng vào một vật, và làm vật đó chuyển động ( hoặc đang chuyển động bị chậm dần ) theo phương của lực tác dụng. Thì lực đó đã thực hiện một công cơ học. Công cơ học thường được gọi là công.

Công cơ học chỉ có khi có lực tác dụng vào vật làm cho vật chuyển động cùng với phương của lực.

Nếu lực tác dụng vào vật là F, làm cho vật dịch chuyển trên một quãng đường là s, vậy công cơ học của lực F được tính bằng công thức.

A = F.s

Trong đó A là công của lực.

Nếu lực F = 1N, s = 1m thì ta có A = 1N.1m = 1J (jun ).

Đơn vị của công là jun.

Lưu ý: Nếu một lực tác dụng không cùng phương chuyển động của vật thì không sinh ra công cơ học. Hay công của lực đó bằng 0.

B: BÀI TẬP MẪU

Bài 1: Một người kéo một cái thùng nặng 30kg trượt trên sàn nhà bằng một sợi dây có phương hợp với phương ngang một góc \[\alpha ={{45}^{\circ }}\], lực tác dụng lên dây là 150N. Tính công của lực đó khi hòm trượt được 15m? Và khi hòm trượt , công của trọng lực bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn

- Công của lực F: \[A=FS\cos \alpha =150.15.\frac{\sqrt{2}}{2}=1586,25J\]

- Vì trọng lực luôn vuông góc với mặt sàn nên A_p = 0.

Bài 2: Một xe tải có khối lượng 2,5T, bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều . Sau khi đi được quãng đường 144m thì xe đạt vận tốc 12m/s. Biết hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là \[\mu\]= 0,04, lấy g = 10m/s². Tính công của các lực tác dụng lên xe trên quãng đường 144m đầu tiên?

Hướng dẫn

Xe chịu tác dụng gồm 4 lực:\[\overrightarrow{F},\overrightarrow{{{F}_{ms}}},\overrightarrow{P},\overrightarrow{N}\] trong đó \[\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=0\]

A_P = A_N = 0

Gia tốc của xe: \[a=\frac{{{v}^{2}}}{2S}=0,5m/{{s}^{2}}\]

Lực kéo của động cơ: F = m(a +\[\mu\]g) = 2250 N => A_F = 3,24.10⁵ J.

Lực ma sát: F_ms = \[\mu\]mg => = - 1,44.10⁵ J

Bài 3: Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo 600N. trong 5 phút công thực hiện được là 360kJ. Tính vận tốc chuyển động của xe?

Hướng dẫn

Quãng đường con ngựa kéo xe đi được là:

A = F.S\[\Rightarrow S=\frac{A}{F}=600m\]

Vận tốc chuyển động của xe là:

\[v=\frac{S}{t}=2m/s\]

Bài 4: Người ta dùng một cần cẩu để nâng một thùng hàng khối lượng 2500kg lên độ cao 12m. Tính công thực hiện được trong trường hợp này

Hướng dẫn

Công thực hiện được trong trường hợp này là:

A = F.s = p.h = 25 000.12 = 300 000 (J)

Bài 5: Tính công cơ học của một người nặng 50kg thực hiện khi đi đều trên một đoạn đường nằm ngang 1km. Biết rằng, công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang thì bằng 0,05 lần công của lực nâng người đó lên độ cao bằng đoạn đường đó.

Hướng dẫn

m = 50kg, s = 1km

Đề bài: A = 0,05A_p mà A_p = p. h = 10m. h = 50.10.1000 = 500 000J

Do đó: A = 0,05A_p = 25 000J

Bài 6: Một đầu tàu kéo một đoàn tàu chuyển động từ ga A tới ga B trong 15 phút với vận tốc 30km/h. Tại ga B đoàn tàu được mắc thêm toa và do đó chuyển động đều từ ga B đến c với vận tốc nhỏ hơn trước 10km/h. Thời gian đi từ ga B đến ga c là 30 phút. Tính công của đầu tàu đã sinh ra biết rằng lực kéo của đầu tàu không đổi là 40 000N.

Hướng dẫn

t₁ = 15ph = 1/4h

v₁ = 30km/h

v₂ = 30 – 10 = 20km/h

t₂ = 30 phút = 1/2h

Ta có

S₁ = v₁.t₁ = 30.1/4 = 7,5km

S₂ = v₂.t₂ = 20.1212 = 10km

S = S₁ + S₂ = 17,5km = 17 500m

A = F.S = 40 000.17 500 = 700 000 000J

C: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Đơn vị của lực và công lần lượt là:

A. Jun (J) và Niutơn (N) B. Niutơn (N) và Jun (J)

C. Jun (J) và mét trên giây (m/s) D. Niutơn (N) và mét trên giây (m/s)

Bài 2: Công thức tính công cơ học của lực F tác dụng cùng chiều với chuyển động trên quãng đường được tính bởi công thức:

A. A = F/s B. A = F.s

C. A = F/v D. A = F.v

Bài 3: Trong công thức về tính công cơ học, người ta thường kí hiệu công cơ học và quãng đường dịch chuyển là:

A. Công cơ học S và quãng đường dịch chuyển A

B. Công cơ học A và quãng đường dịch chuyển S

C. Công cơ học F và quãng đường dịch chuyển A

D. Công cơ học A và quãng đường dịch chuyển F

Bài 4: Một hòn đá có trọng lượng P được ném lên đến điểm cao nhất có chiều cao h, tính đến điểm cao nhất thì công cơ học do trọng lực của nó đã sinh ra là:

A. A = P.v B. A = P.h

C. A = - P.h D. A = - P.v

Bài 5: Một vật được kéo ngang trên mặt đất một quãng đường s, công cơ học của trọng lượng vật P sinh ra là:

A. A = P.s B. A = – P.s

C. A = F.v D. 0

Bài 6: Một vật bị tác dụng bởi một lực F = 20N, đẩy vật trượt trên mặt bàn nằm ngang một quãng đường s = 0,5m. Công cơ học do lực đẩy đã sinh ra là:

A. A = 9J B. A = 12 J

C. A = 10J D. A = 11 J

Bài 7: Một vật bị lực tác dụng như trên hình vẽ 13.1, góc tạo bởi mặt nghiêng và mặt bằng là 30⁰. Lực F = 100 N tác dụng như trên hình vẽ.

Công của lực F sinh ra trong quá trình đẩy vật đi một đoạn đường s = 0,5 m là bao nhiêu ? Biết rằng sin30⁰= 0,5.

A. A = 48,3 J B. A = - 48,3 J

C. A = -86,6 J D. A = - 86,6J

Bài 8: Một lực F tác dụng lên vật như hình vẽ 13.2. Vật có trọng lượng P = 40N, tác dụng lực F=100N. Tổng công gây ra dịch chuyển vật một đoạng đường A = 24J. Vậy quãng đường đã dịch chuyển của vật s trên mặt cong là: Biết sin30⁰ = 0,5

A. 30 cm B.50 cm

C. 40 cm D. 60 cm

Bài 9: Một quả bóng để lăn trên một sàn nhà nhẵn nằm ngang một đoạn là S, nếu coi như không có lực cản của không khí và ma sát với nền nhà, quả bóng có trọng lượng là P. Công sinh ra trong trường hợp này:

A. A = 1J B. A = P.S

C. A = 0 J D. A = 2J

Bài 10: Một vật được kéo chuyển động đều trên mặt phẳng nằm ngang bằng một lực 100N. Trong 10 phút thực hiện được một công là 50kJ. Tính vận tốc dịch chuyển của xe.

A. 25km/h B. 30km/h

C. 35km/h D. 40km/h

Bài 11: Một cần cẩu ở cảng cẩu một thùng hàng nặng 3 tấn lên cao 15m, tính công dùng để nâng thùng hàng này.

A. A = 400kJ B. A = 425kJ

C. A = 430kJ D. A = 450kJ

Bài 12: Một người đạp xe ngược chuyển động đều, lực cản của gió là 20N, tính công của người đó đã sản sinh khi đi được quãng đường là 5km.

A. A = 10kJ B. A = 12kJ

C. A = 13kJ D. A = 15kJ

Đáp án