Bài 13: Công cơ học
Bài 13.1 trang 37 SBT Vật Lí 8: Một nhóm học sinh đẩy một xe chở đất đi từ A đến B trên một đoạn đường bằng phẳng nằm ngang. Tới B họ đổ hết đất trên xe xuống rồi lại đẩy xe không đi theo đường cũ về A. So sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về.
A. Công ở lượt đi bằng công ở lượt về vì đoạn đường đi được như nhau.
B. Công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về.
C. Công ở lượt về lớn hơn vì xe không thì đi nhanh hơn.
D. Công ở lượt đi nhỏ hơn vì kéo xe nặng thì đi chậm hơn.
Lời giải:
Khi lượt đi xe chở đất nên công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về xe không có đất.
Chọn đáp án B
Bài 13.2 trang 37 SBT Vật Lí 8: Một hòn bi sắt lăn trên mặt bàn nhẵn nằm ngang.
Nếu coi như không có ma sát và sức cản của không khí thì có công nào được thực hiện không?
Lời giải:
Không có công nào được thực hiện. Vì theo phương chuyển động của hòn bi thì không có lực nào tác dụng.
Lưu ý: Vào thời điểm hòn bi chuyển động chỉ có hai lực tác dụng vào nó là lực hút của Trái Đất và phản lực của mặt bàn. Hai lực này cân bằng nhau và đều vuông góc với phương chuyển động.
Bài 13.3 trang 37 SBT Vật Lí 8: Người ta dùng một cần cẩu để nâng một thùng hàng khối lượng 2 500kg lên độ cao 12m. Tính công thực hiện được trong trường hợp này.
Tóm tắt:
m = 2500kg; h = 12 m
Công A = ? Lời giải:
Thùng hàng có khối lượng là 2500kg nghĩa là nó có trọng lượng:
P = 10.m = 10.2500 = 25000N.
Công thực hiện khi nâng thùng hàng lên độ cao 12m là:
A = F.s = P.h = 25000 . 12 = 300000 J = 300 kJ.
Bài 13.4 trang 37 SBT Vật Lí 8: Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo là 600N. Trong 5 phút công thực hiện được là 360kJ. Tính vận tốc của xe.
Tóm tắt:
F = 600N; t = 5 phút = 5.60s = 300s;
A = 360 kJ = 360000 J Vận tốc v = ?
Lời giải:
Công A của lực F được tính bằng công thức: A = F.s Suy ra quãng đường con ngựa kéo xe đi được là:
A 360000J
s 600(m)
F 600N
= = =
Vận tốc chuyển động của xe là:
s 600m
v 2(m / s)
t 300s
= = =
Bài 13.5* trang 37 SBT Vật Lí 8: Hơi nước có áp suất không đổi là
p = 6.105 N/m2 được dẫn qua van vào trong xilanh và đẩy pit-tông chuyển động từ vị trí AB đến vị trí A’B’ (H.13.1). Thể tích của xilanh nằm giữa hai vị trí AB và A’B’ của pít – tông là V = 15dm3. Chứng minh rằng công của hơi nước sinh ra bằng thể tích của p và V. Tính công đó ra J.
Tóm tắt:
p = 6.105 N/m2; V = 15 dm3; diện tích S;
Chứng minh A = p.V; A = ? J Lời giải:
Ta có: V = 15 dm3 = 0,015 m3
Lực hơi nước tác dụng lên pit-tông là F = p.S (trong đó S là diện tích bề mặt của pit – tông).
Gọi h là quãng đường dịch chuyển của pit – tông thì thể tích của xi –lanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pittông là: V = S.h
F p.V
= = h
Công của hơi sinh ra là:
A F.h p.V.h p.V
= = h = (đpcm)
Vậy A = p.V = 6.105.0,015 = 9000 J.
Bài 13.6 trang 37 SBT Vật Lí 8: Trường hợp nào dưới đây có công cơ học?
A. Một quả bưởi rơi từ cành cây xuống.
B. Một lực sĩ cử tạ đang đứng yên ở tư thế đỡ quả tạ.
C. Một vật sau khi trượt xuống hết một mặt phẳng nghiêng, trượt đều trên mặt bàn nhẵn nằm ngang coi như không có ma sát.
D. Hành khách đang ra sức đẩy một xe khách bị chết máy, nhưng xe vẫn không chuyển động được.
Lời giải:
Trường hợp một quả bưởi rơi từ cành cây xuống có công cơ học khi có lực tác dụng vào vật và làm cho vật chuyển động.
Chọn đáp án A
Bài 13.7 trang 37 SBT Vật Lí 8: Phát biểu nào dưới đây là đúng?
A. Jun là công của một lực làm vật chuyển dịch được 1m.
B. Jun là công của lực làm dịch chuyển một vật có khối lượng là 1kg một đoạn đường 1m.
C. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển một vật một đoạn 1m.
D. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m theo phương của lực.
Lời giải:
Công được tính bằng công thức:
A = F.s khi lực F = 1N
và s = 1m thì A = 1N.1m = 1Nm = 1J
nên Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m theo phương của lực.
Chọn đáp án D
Bài 13.8 trang 38 SBT Vật Lí 8: Một vật trọng lượng 2N trượt trên mặt bàn nằm ngang được 0,5m. Công của trọng lực là
A. 1J B. 0J C. 2J D. 0,5J Lời giải:
Trọng lực có phương vuông góc với phương nằm ngang nên công của trọng lực bằng 0J.
Chọn đáp án B
Bài 13.9 trang 38 SBT Vật Lí 8: Tính công của lực nâng một búa máy có khối lượng là 20 tấn lên cao 120 cm.
Lời giải:
Ta có: m = 20 tấn = 20.1000 kg = 20000 kg h = 120 cm = 1,2 m
Lực nâng của một búa máy bằng trọng lượng của vật:
F = P = 10.m = 10.20000 = 200000 N Công của lực nâng một búa máy là:
A = F.h = 200000.1,2 = 240000 J.
Bài 13.10 trang 38 SBT Vật Lí 8: Tính công cơ học của một người nặng 50 kg 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.
Lời giải:
m = 50kg; s = 1km = 1000m.
Theo đề bài: A = 0,05.Ap
Mà công của lực nâng người lên độ cao h = s là:
Ap = P.h = 10m.h = 10.50.1000 = 500000 J
Vậy công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang là:
A = 0,05.Ap = 25000 J.
Bài 13.11 trang 38 SBT Vật Lí 8: 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 đến từ ga B đến ga 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 40000N.
Tóm tắt:
t1 = 15 phút = 1/4h; v1 = 30km/h
v2 = 30 – 10 = 20 km/h; t2 = 30 phút = 1 2h
F = 40000N A = ?
Lời giải:
Quãng đường đi từ ga A tới ga B là:
S1 = v1.t1 = 30.1
4= 7,5 km
Quãng đường đi từ ga B tới ga C là:
S2 = v2.t2 = 20.1
2 = 10 km
Quãng đường đi từ ga A tới ga C là:
S = S1 + S2 = 17,5km = 17 500 m Công của đầu tàu đã sinh ra là:
A = F.S = 40000.17500 = 700 000 000 J
Bài 13.12 trang 38 SBT Vật Lí 8: Một vận động viên nhảy cao đạt được thành tích là 2,1m. Giả sử vận động viên đó là nhà du hành vũ trụ lên Mặt Trăng thì ở trên Mặt Trăng người ấy nhảy cao được bao nhiêu mét? Biết rằng lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần và ở trên Mặt Trăng người ấy phải mặc thêm bộ áo giáp vũ trụ nặng bằng 6
5 thân thể người đó. Công của cơ bắp sinh ra trong mỗi lần nhảy coi là như nhau.
Lời giải:
Gọi trọng lượng của mỗi người trên Trái Đất là P.
Vì lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần nên trọng lượng của người đó và bộ áo trên Mặt Trăng là:
1
P 6 P 11
P . P
6 5 6 30
= + =
Khi nhà du hành vũ trụ nhảy trên mặt đất thì công thực hiện là: A = P . h (1)
Khi nhà du hành vũ trụ nhảy trên Mặt Trăng công thực hiện là:
1 1 1
A P .h 11P.h
= =30 (2)
Công của cơ bắp sinh ra trong mỗi lần nhảy coi là như nhau nên A = A1
Từ (1) và (2): h1 = 30
11h = 30
11 . 2,1 = 5,7 m
