Dưới đây là lời giải cho các câu bài tập:
---
**Câu 3:**
Tính công của trọng lực khi hòn đá khối lượng \(m=2,5\,kg\) rơi từ độ cao \(h=20\,m\) xuống đất.
Công của trọng lực:
\[
A = F \cdot s = P \cdot h = m g h
\]
Trong đó:
\(g = 9,8\,m/s^2\)
Thay số:
\[
A = 2,5 \times 9,8 \times 20 = 490\,J
\]
**Đáp số:** \(490\,J\).
---
**Câu 4:**
Đầu tàu kéo toa xe với lực \(F=5000\,N\), quãng đường \(s=1000\,m\). Tính công lực kéo.
\[
A = F \times s = 5000 \times 1000 = 5.000.000\,J = 5 \times 10^6\,J
\]
**Đáp số:** \(5 \times 10^6\,J\).
---
**Câu 5:**
Lực kéo \(F=5 \times 10^4\,N\), công thực hiện \(A=15 \times 10^6\,J\). Tính quãng đường \(s\).
\[
A = F \times s \Rightarrow s = \frac{A}{F} = \frac{15 \times 10^6}{5 \times 10^4} = 300\,m
\]
**Đáp số:** \(300\,m\).
---
**Câu 6:**
Công tối thiểu \(A=9,6\,kJ=9600\,J\), chiều cao \(h=80\,cm=0,8\,m\). Tính khối lượng kiện hàng \(m\).
\[
A = m g h \Rightarrow m = \frac{A}{g h} = \frac{9600}{9,8 \times 0,8} = \frac{9600}{7,84} \approx 1224,5\,kg
\]
**Đáp số:** khoảng \(1224,5\,kg\).
---
**Câu 7:**
Người nhấc vật \(m=5\,kg\) lên cao \(h=1,2\,m\) rồi mang đi ngang \(50\,m\). Tính công tổng cộng.
- Công khi nhấc lên:
\[
A_1 = m g h = 5 \times 9,8 \times 1,2 = 58,8\,J
\]
- Công khi mang ngang: do trọng lực không làm công (vì lực vuông góc với hướng chuyển động)
\[
A_2 = 0
\]
- Công tổng:
\[
A = A_1 + A_2 = 58,8 + 0 = 58,8\,J
\]
**Đáp số:** \(58,8\,J\).
---
**Câu 8:**
Thang máy đưa người và hàng hoá lên độ cao \(h=80\,m\), công \(A=160000\,J\), khối lượng người \(m_1=60\,kg\). Tính khối lượng hàng hoá \(m_2\).
Tổng khối lượng: \(m = m_1 + m_2\).
Công nâng tổng:
\[
A = m g h \Rightarrow m = \frac{A}{g h} = \frac{160000}{9,8 \times 80} = \frac{160000}{784} \approx 204,08\,kg
\]
Khối lượng hàng hoá:
\[
m_2 = m - m_1 = 204,08 - 60 = 144,08\,kg
\]
**Đáp số:** Khoảng \(144\,kg\).
---
**Câu 9:**
Người và xe tổng khối lượng \(m=60\,kg\) đi lên dốc cao \(h=5\,m\), dài \(s=40\,m\), lực ma sát \(F_{ms}=50\,N\).
Tính công do xe sinh ra khi vượt dốc.
- Trọng lực cần thắng:
\[
P = m g = 60 \times 9,8 = 588\,N
\]
- Công thắng lực trọng lực:
\[
A_1 = P \times h = 588 \times 5 = 2940\,J
\]
- Công thắng lực ma sát:
\[
A_2 = F_{ms} \times s = 50 \times 40 = 2000\,J
\]
- Công tổng:
\[
A = A_1 + A_2 = 2940 + 2000 = 4940\,J
\]
**Đáp số:** \(4940\,J\).
---
**Câu 10:**
Lực \(F=4000\,N\), vận tốc \(v=5\,m/s\), thời gian \(t=2\,phút=120\,s\). Tính công thực hiện.
Quãng đường:
\[
s = v \times t = 5 \times 120 = 600\,m
\]
Công:
\[
A = F \times s = 4000 \times 600 = 2.400.000\,J = 2,4 \times 10^6\,J
\]
**Đáp số:** \(2,4 \times 10^6\,J\).
---
**Câu 11:**
Kéo thùng hàng nặng \(P=400\,N\) lên cao \(h=1\,m\) bằng tấm ván dài \(l=2\,m\), ma sát không đáng kể.
- Lực kéo:
\[
F = \frac{P \times h}{l} = \frac{400 \times 1}{2} = 200\,N
\]
**Đáp số:** \(200\,N\).
---
**Câu 12:**
Kéo 2 thùng hàng mỗi thùng \(P=500\,N\).
- Thùng 1: tấm ván dài 4 m
\[
F_1 = \frac{P \times h}{l_1} = \frac{500 \times 1}{4} = 125\,N
\]
- Thùng 2: tấm ván dài 2 m
\[
F_2 = \frac{500 \times 1}{2} = 250\,N
\]
- So sánh:
\[
\frac{F_2}{F_1} = \frac{250}{125} = 2
\]
Người kéo thùng 1 dùng lực nhỏ hơn, nhỏ hơn 2 lần.
**Đáp số:** Dùng tấm ván dài 4 m kéo lực nhỏ hơn 2 lần.
---
**Câu 13:**
Hai xe đạp với quãng đường \(s_1=2 s_2\), lực tác dụng \(F_1 = \frac{3}{4} F_2\).
So sánh công:
\[
A_1 = F_1 s_1 = \frac{3}{4} F_2 \times 2 s_2 = \frac{3}{4} \times 2 F_2 s_2 = \frac{3}{2} F_2 s_2 = 1,5 A_2
\]
Vì \(A_2 = F_2 s_2\), vậy:
\[
A_1 = 1,5 A_2
\]
**Đáp số:** Công xe 1 lớn hơn 1,5 lần công xe 2.
---
**Câu 14:**
Người có khối lượng 50 kg.
a) Đi bộ lên sân thượng cao 30 m:
\[
A = m g h = 50 \times 9,8 \times 30 = 14700\,J
\]
b) Đi bộ quãng đường ngang 2 km = 2000 m. Công khi đi bộ là \(\frac{1}{3}\) công nâng lên cùng độ cao:
\[
A' = \frac{1}{3} \times m g s = \frac{1}{3} \times 50 \times 9,8 \times 2000 = \frac{1}{3} \times 980000 = 326666,7\,J
\]
**Đáp số:**
a) \(14700\,J\), b) \(326666,7\,J\).
---
**Câu 15:**
Đưa vật lên cao \(h=2,5\,m\) bằng mặt phẳng nghiêng dài \(l=24\,m\). Công thực hiện \(A=3600\,J\), hiệu suất \(\eta=75\% = 0,75\).
- Công lý thuyết cần thực hiện:
\[
A_{lt} = \frac{A}{\eta} = \frac{3600}{0,75} = 4800\,J
\]
- Trọng lượng vật:
\[
A_{lt} = P h \Rightarrow P = \frac{A_{lt}}{h} = \frac{4800}{2,5} = 1920\,N
\]
- Lực kéo trên mặt phẳng nghiêng không ma sát:
\[
F_{lt} = \frac{P h}{l} = \frac{1920 \times 2,5}{24} = 200\,N
\]
- Lực kéo thực tế:
\[
F = \frac{A}{l} = \frac{3600}{24} = 150\,N
\]
(Lưu ý: công thực tế nhỏ hơn lý thuyết, điều này mâu thuẫn. Cần kiểm tra lại: thực tế là công lớn hơn do ma sát.)
Ta tính lực ma sát:
- Lực kéo thực tế tính từ công thực hiện:
\[
F_{thuc} = \frac{A}{l} = \frac{3600}{24} = 150\,N
\]
- Lực kéo lý tưởng (không ma sát):
\[
F_{ly} = \frac{P h}{l} = \frac{1920 \times 2,5}{24} = 200\,N
\]
Mâu thuẫn này cho thấy cách tính cần đổi:
Hiệu suất \(\eta = \frac{A_{lt}}{A}\) là:
\[
\eta = \frac{P h}{F l} = \frac{F_{ly} l}{F l} = \frac{F_{ly}}{F} \Rightarrow F = \frac{F_{ly}}{\eta} = \frac{200}{0,75} = 266,67\,N
\]
Như vậy lực kéo thực tế là \(266,67\,N\).
- Lực ma sát:
\[
F_{ms} = F - F_{ly} = 266,67 - 200 = 66,67\,N
\]
**Đáp số:**
- Trọng lượng vật: \(1920\,N\)
- Lực ma sát: \(66,67\,N\)
---
Nếu bạn cần giải chi tiết hoặc bài tập nào khác, hãy báo mình nhé!