1. Bài 1. Năng lượng và công

>> Xem chi tiết: Lí thuyết Bài 1 Năng lượng và công - Vật lí 10

Phương pháp giải:

Vận dụng các kiến thức đã học ở KHTN 7

Lời giải chi tiết:

Năng lượng làm cho các máy tác dụng lực lớn bắt nguồn từ các nhiên liệu như nước, than đá, gió,... đã chuyển hóa thành năng lượng.

Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác thông qua sự tương tác giữa các bộ phận trong máy.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Lời giải chi tiết:

Các dạng năng lượng có xung quanh chúng ta: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng thủy triều, năng lượng sinh khối, ....

Ví dụ chứng tỏ năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác:

+ Một viên bi đang đứng yên, dùng tay truyền cho viên bi năng lượng, viên bi chuyển động

+ Dùng tay kéo một chiếc xe đẩy, tay đã truyền cho xe một năng lượng giúp xe di chuyển.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Lời giải chi tiết:

- Lực tác dụng càng lớn thì sinh công càng lớn.

- Độ dịch chuyển theo phương của lực càng lớn thì công thực hiện được càng cao.

Luyện tập

Phương pháp giải:

Biểu thức tính công: A = F.d

Trong đó:

+ A: công của lực thực hiện (J)

+ F: lực tác dụng (N)

+ d: độ dịch chuyển theo phương của lực (m).

Biểu thức tính trọng lực: P = m.g với m là khối lượng vật (kg); g là gia tốc trọng trường (m/s²), thông thường lấy g = 10 m/s²

Lời giải chi tiết:

Công của trọng lực là:

A = F.d = P.d = m.g.d = 5.10.10 = 500 (J).

Phương pháp giải:

Biểu thức tính công: A = F.d

Trong đó:

+ A: công của lực thực hiện (J)

+ F: lực tác dụng (N)

+ d: độ dịch chuyển theo phương của lực (m).

Biểu thức tính trọng lực: P = m.g với m là khối lượng vật (kg); g là gia tốc trọng trường (m/s²), thông thường lấy g = 10 m/s²

Lời giải chi tiết:

Ta có:

+ Quãng đường hòn đá di chuyển: s = 100 m

+ Độ cao của dốc: h = 10 m

Hòn đá lăn từ đỉnh dốc, kết thúc ở chân dốc nên độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng là độ cao của dốc 10 m.

=> Công của trọng lực là: A = m.g.h = 5.10.10 = 500 (J)

=> Nhận xét: Công trong hai trường hợp bằng nhau.

Vận dụng

Lời giải chi tiết:

Khi người đẩy xe hàng để nó chuyển động theo chiều dương của trục Ox, lực đẩy \(\overrightarrow F \)làm hướng chuyển động một góc α bất kì. Ta phân tích lực \(\overrightarrow F \)ra hai lực thành phần vuông góc với nhau; \(\overrightarrow {{F_s}} \)cùng hướng chuyển động với vật và \(\overrightarrow {{F_n}} \)và \(\overrightarrow {{F_n}} \) vuông góc với \(\overrightarrow {{F_s}} \)

Trong trường hợp này chỉ có thành phần \(\overrightarrow {{F_s}} \)làm vật chuyển động nên công thức tính công là:

A = F_s .s = F.cosα.s = F.s.cosα

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Độ lớn lực và quãng đường không đổi, công thay đổi theo góc hợp bởi giữa hướng chuyển động và vecto lực.

Lời giải chi tiết:

A = F.s.cosα => Để A < 0 thì cosα <0

Mặt khác cosα ≥ -1 nên ta có \({90^0} < \alpha  \le {180^0}\).

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Lời giải chi tiết:

Ví dụ:

+ Dùng tay kéo thùng gỗ trên mặt sàn nằm ngang: tay đã truyền năng lượng cho thùng gỗ bằng cách thực hiện công của lực kéo làm thùng gỗ di chuyển.

+ Đẩy xe hàng lên dốc: tay đã truyền cho xe hàng một năng lượng bằng cách thực hiện công của lực đẩy làm thùng hàng di chuyển.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Quan sát hình và sử dụng dữ liệu trong bài

Lời giải chi tiết:

Cùng đưa một khối vật liệu có khối lượng 50 kg lên độ cao 10 m, người kéo mất 50 s, trong khi máy tời kéo chỉ mất 10 s.

=> Công của máy tời nhỏ hơn công của người kéo

Máy tời thực hiện công nhanh hơn người kéo.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và sử dụng dữ liệu trong bài

Lời giải chi tiết:

Các phương tiện cùng bắt đầu chuyển động. Sau 10 s, người đạp xe di chuyển được 20 m, ô tô di chuyển được 100 m

Công của người đạp xe lớn hơn công của ô tô

Động cơ ô tô thực hiện công nhanh hơn.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Mối liên hệ giữa công, công suất và thời gian: \(P = \frac{A}{t}\)

Lời giải chi tiết:

Từ biểu thức mối liên hệ giữa công, công suất và thời gian ta có: \(1W = \frac{{1J}}{{1s}}\)

Luyện tập

Phương pháp giải:

Biểu thức tính công suất: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{F.d}}{t}\)

Trong đó:

+ F: lực tác dụng làm vật di chuyển (N)

+ d: độ dịch chuyển (m)

+ t: thời gian vật thực hiện (s)

+ P: công suất của vật (W)

+ A: công của vật thực hiện (J)

Lời giải chi tiết:

Lực làm vật di chuyển là lực kéo, lực kéo có độ lớn bằng trọng lực

=> \(P = \frac{{F.d}}{t} = \frac{{m.g.d}}{t}\)

+ Công suất của máy tời 1 là: \({P_1} = \frac{{{m_1}.g.{d_1}}}{{{t_1}}} = \frac{{80.10.5}}{{30}} = \frac{{400}}{3} \approx 133,33(W)\)

+ Công suất của máy tời 2 là: \({P_2} = \frac{{{m_2}.g.{d_2}}}{{{t_2}}} = \frac{{100.10.6}}{{60}} = 100(W)\)

=> \({P_1} > {P_2}\)

Vận dụng

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Biểu thức mối liên hệ giữa công suất, lực phát động và vận tốc: P = F.v

Lời giải chi tiết:

- Xe máy bắt đầu di chuyển: vận tốc của xe tăng từ 0 lên, vì vậy xe máy nên đi bằng số thấp (ví dụ như đi số 1, 2)

- Xe máy đi trên đường ngoài đô thị, có ít phương tiện đi lại: nếu có ít phương tiện đi lại thì vận tốc của xe khoảng từ 20 – 40 km/h, chính vì vậy xe máy nên đi ở số cao (khoảng số 3,4)

- Xe máy lên dốc: đang đi xe máy với số 3,4 mà phải lên dốc thì lúc đó lực phát động của động cơ tăng, do đó cần phải giảm tốc độ, ta nên phải về số nhỏ hơn

- Xe máy vào cua (chuyển hướng đột ngột): cần phải tăng lực phát động để giảm tốc độ, vì vậy ta cần phải về số nhỏ hơn

- Xe máy đi trên đường trơn trượt: cần phải giảm lực phát động, do đó cần phải tăng tốc độ, vì vậy cần phải lên số.

- Xe máy đi trên đường có nhiều ổ gà: lực phát động của xe máy phải tăng, do đó cần phải giảm tốc độ, xe máy cần về số nhỏ hơn.

Tìm hiểu thêm

Phương pháp giải:

Biểu thức mối liên hệ giữa công suất, lực phát động và vận tốc: P = F.v

Lời giải chi tiết:

Trong thực tế, động cơ xe máy không thể hoạt động vượt quá một số giá trị công suất nhất định. Do đó, cần điều chỉnh lực và tốc độ một cách phù hợp khi động cơ xe máy đang hoạt động với công suất tối đa. Vì vậy khi chuyển số, vận tốc của xe máy thay đổi dẫn đến lực phát động của xe cũng thay đổi theo.