Bài 24: Công và Công suất
Câu hỏi C1 trang 128 Vật Lí 10: Nêu ba ví dụ về lực sinh công.
Trả lời:
Ví dụ:
- Thả rơi một vật từ độ cao h so với mặt đất, dưới tác dụng của trọng lực vật chuyển động rơi tự do từ trên xuống theo phương thẳng đứng. Trong trường hợp này trọng lực tác dụng lên vật đã sinh công.
- Một cần cẩu nâng một vật từ mặt đất lên độ cao h, trong trường hợp này lực kéo của cần cẩu đã sinh công.
- Khi ô tô đang chạy, lực kéo của động cơ ô tô đã sinh công làm cho ô tô chuyển động về phía trước.
Câu hỏi C2 trang 130 Vật Lí 10: Xác định dấu của công A trong những trường hợp sau:
a) Công của lực kéo của động cơ ô tô khi ô tô lên dốc;
b) Công của lực ma sát của mặt đường khi ô tô lên dốc;
c) Công của trọng lực của vệ tinh bay vòng tròn quanh Trái Đất;
d) Công của trọng lực khi máy bay cất cánh.
Trả lời:
a) Khi ô tô lên dốc, hướng của lực kéo cùng hướng với hướng chuyển dời của ô tô nên α = 0
=> cosα > 0 => A > 0.
b) Khi ô tô lên dốc, hướng của lực ma sát ngược hướng với hướng chuyển dời của ô tô nên α = 180o
c) Khi vệ tinh bay vòng tròn quanh Trái Đất, hướng của trọng lực P vuông góc với hướng chuyển dời của vệ tinh nên α = 90o
=> cosα = 0 => A = 0.
d) Khi máy bay cất cánh, hướng của trọng lực P hợp hướng chuyển dời của máy bay một góc α > 90o => cosα < 0 => A < 0.
Câu hỏi C3 trang 131 Vật Lí 10: So sánh công suất của các máy sau:
a) Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30 s;
b) Cần cẩu M2 nâng được 1 000 kg lên cao 6 m trong 1 phút.
Trả lời:
Ta lấy g = 10 m/s2
Cả 2 trường hợp đều do trọng lực sinh công, ta có công của trọng lực A = mg.s.cos
Từ đó ta có công suất của các máy như sau:
Cần cẩu M1 :
0
1 1 1 1
1
1 1
A m gs cos 800.10.5.cos0
1333,3W
t t 30
P= =
= =Cần cẩu M2:
0
2 2 2 2
2
2 2
A m gs cos 1000.10.6.cos0
1000 W
t t 60
P = =
= =Vậy công suất cần cẩu M1 lớn hơn công suất cần cẩu M2.
Bài 1 trang 132 Vật Lí 10: Phát biểu định nghĩa công và đơn vị công. Nêu ý nghĩa của công âm.
Lời giải:
Định nghĩa công: Khi lực F không đổi 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 thực hiện bởi lực đó được tính theo theo công thức:
A = Fscos
Đơn vị của công là Jun (kí hiệu là J).
Ý nghĩa của công âm: là công của lực cản trở chuyển động.
Bài 2 trang 132 Vật Lí 10: Phát biểu định nghĩa công suất và đơn vị công suất.
Nêu ý nghĩa vật lí của công suất?
Lời giải:
Định nghĩa: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.
Công thức:
A P = t
Đơn vị công suất: Oát (W)
Ý nghĩa của công suất: so sánh khả năng thực hiện công của các máy trong cùng một thời gian.
Bài 3 trang 132 Vật Lí 10: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của công suất?
A. J.s B. W C. N.m/s D. HP Lời giải:
Chọn đáp án A.
Đơn vị của công suất là W, ngoài ra còn được đo bằng các đơn vị HP và N.m/s.
1HP = 746W
Bài 4 trang 132 Vật Lí 10: Công có thể biểu thị bằng tích của
B. lực, quãng đường đi được và khoảng thời gian.
C. lực và quãng đường đi được.
D. lực và vận tốc.
Chọn đáp án đúng.
Lời giải:
Chọn đáp án C.
Ta có: A = Fscosα
Trong trường hợp góc α = 0 hay cosα = 1 thì công có thể được biểu thị bằng tích của lực và quãng đường đi được.
Bài 5 trang 132 Vật Lí 10: Một lực F không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc
v
theo hướng của F . Công suất của lực F là:A. Fvt B. Fv C. Ft D. Fv2 Chọn đáp án đúng.
Lời giải:
Chọn đáp án B.
Vì vận tốc
v
cùng hướng với hướng của lực F nên cosα = 1 A = Fs Do đó: Công suất của lực là:A Fs s
F. Fv
t t t
P = = = =
Bài 6 trang 133 Vật Lí 10: Một người kéo một hòm gỗ khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc 30o so với phương nằm ngang. Lực tác dụng lên dây bằng 150 N. Tính công của lực đó khi hòm trượt đi được 20 m.
Lời giải:
Ta có: Fk = 150 N; α = 300; s = 20 m Công của lực kéo là:
A = Fscosα = 150.20.cos300 2598 J
Bài 7 trang 133 Vật Lí 10: Một động cơ điện cung cấp công suất 15 kW cho một cần cẩu nâng 1000 kg lên cao 30 m. Lấy g = 10 m/s2. Tính thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó?
Lời giải:
Công mà cần cẩu đã thực hiện để nâng vật lên cao 30 m là:
A = Fscosα Ta có:
+ Lực nâng F ở đây bằng trọng lực của vật: P = mg
+ Vật được nâng theo phương thẳng đứng nên lực nâng và quãng đường cùng chiều với nhau nên α = 00
A = mgscosα = 1000.10.30.cos00 = 3.105 J Mặt khác, ta có công suất A
P = t
nên thời gian tối thiểu để thực hiện công đó là:
A 3.105
t 20s
15000
=P = =
