Phần III_CÔNG - CÔNG SUẤT - ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG_Bồi dưỡng HSG Vật lý THCS (1)

Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) PHẦN III: CÔNG - CÔNG SUẤT - ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1/ Công học: - Một lực tác dụng lên vật chuyển dời theo phương lực lực thực công học ( gọi tắt cơng) - Cơng thức tính cơng học: Trong đó: A: Công học (J) A = F.S F: Lực tác dụng (N) S: Quãng đường vật dich chuyển (m) 2/ Công suất: - Công suất xác định công thực đơn vị thời gian - Tơng thức tính cơng suất: Trong đó: A P A: Công học (J) t P: Công suất (W) t: Thời gian thực công (s) 3/ Máy đơn giản: RÒNG RỌC CỐ ĐỊNH RÒNG RỌC ĐỘNG l1 CƠNG CĨ ÍCH TÁC DỤNG BIẾN ĐỔI LỰC  P  F l h2 S1 h1  P Chỉ có tác dụng biến Biến đổi độ lớn lực: đổi phương chiều P lực: F F=P Aich = P.S1 l2 S2 S2 S1 CẤU TẠO  F  F MẶT PHẲNG NGHIÊNG ĐÒN BẢY Aich = P.S1  F  P  P Biến đổi phương, chiều độ lớn lực P l2  F l1 F h  P l Aich = P.h1 Aich = P.h Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! h Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS CƠNG TỒN PHẦN Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) TÍNH CHẤT CHUNG Atp = F.S2 Atp = F.S2 Atp = F.h2 Atp = Fl HIỆU SUẤT Asinh = Anhận ( Khi cơng hao phí khơng đáng kể) H ch 100% Atp 4/ Định luật công: Không máy đơn giản cho ta lợi công Được lợi lần lực thiệt nhiêu lần đường ngược lại II/ BÀI TẬP ÁP DỤNG: Bài 1: Một người kéo gàu nước từ giếng sâu 10m Cơng tối thiểu người phải thực bao nhiêu? Biết gàu nước có khối lượnh 1Kg đựng thêm 5lít nước, khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Hướng dẫn giải: Thể tích nước: V = 5l = 0,005 m3 Khối lượng nước: mn = V.D = 0,005 1000 = (Kg) Lực tối thiểu để kéo gàu nước lên là: F = P Hay: F = 10(mn + mg) = 10(5 + 1) = 60(N) Công tối thiểu người phải thực hiện: A = F.S = 60 10 = 600(J) Bài 2: Người ta dùng ròng rọc cố định để kéo vật có khối lượng 10Kg lên cao 15m với lực kéo 120N a/ Tính cơng lực kéo b/ Tính cơng hao phí để thắng lực cản Hướng dẫn giải: a/ Công lực kéo: A = F.S = 120.15 = 1800(J) b/ Công có ích để kéo vật: Ai = P.S = 100.15 =1500(J) Cơng hgao phí: Ahp = A - Ai = 1800- 1500 = 300 (J) Bài 3: Để đưa vật coa khối lượng 200Kg lên độ cao 10m người ta dùng hai cách sau: a/ Dùng hệ thống ròng rọc cố định, ròng rọc động Lúc lực kéo dây để nâng vật lên F1 = 1200N Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Hãy tính: - Hiệu suất hệ thống - Khối lượng ròng rọc động, Biết hao phí để nâng rịng rọc hao phí tổng cộng ma sát b/ Dùng mặt phẳng nghiêng dài l = 12m Lực kéo lúc F2 = 1900N Tính lực ma sát vật mặt phẳng nghiêng, hiệu suất hệ Hướng dẫn giải: a/ Công dungd để nâng vật lên 10m: A1 = 10.m.h = 20 000 (J) - Khi dùng hệ thống rịng rọc vật lên cao đoạn h phải kéo dây đoạn S = 2h Do cơng dùng để kéo vật: A = F1 S = F1 2h = 24000(J) - Hiệu suất hệ thống: H A1 20000 100%  100%  83,33% A 24000 - Cơng hao phí: Ahp = A - A1 = 4000(J) - Cơng hao phí để nâng ròng rọc động: A' hp  Ahp h  1000( J ) - Khối lượng ròng rọc động: A' hp  10.m'.h  m'  A' hp 10h  10( Kg ) b/ Cơng có ích dùng để kéo vật A1 = 20000(J) - Công toàn phần kéo vật lúc nay: A = F2 l = 22800(J) - Cơng hao phí ma sát: Ahp = A - A1 = 2800(J) - Lực ma sát vật mặt phẳng nghiêng: Ahp  Fms l  Fms  Ahp l  233,33( N ) - Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: H A1 100%  87,72% A Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 4: Một đầu tàu kéo toa tàu chuyển động từ ga A tới ga B 15phút với vận tốc 30Km/h Tại ga B đoàn tàu mắc thêm toa đồn tàu từ ga B đến ga C với vận tốc nhỏ 10Km/h Thời gian từ ga B đến ga C 30phút Tính cơng đầu tàu sinh biết lực kéo đầu tàu không đổi 40000N Hướng dẫn giải: - Quãng đường từ ga A đến ga B: S1 = v1.t1 = 7,5 (Km) = 7500m - Quãng đường từ ga B đến ga C: S2 = v2.t2 = 10 (Km) = 10000m - Công sinh ra: A = F (S1 + S2) = 700000000 (J) = 700000(KJ) Bài 5: Người ta dùng mặt phẳng ngiêng có chiều dài 3m để kéo vật có khối lượng 300Kg với lực kéo 1200N Hỏi vật lên cao bao nhiêu? Biết hiệu suất mặt phẳng nghiêng 80% Hướng dẫn giải: - Công lự kéo vật: A = F.l = 3600(J) - Cơng có ích: A1 = P.h = 10.m.h = 3000h (J) - Độ cao vật lên được: A1 3000h 100%  80%  100% A 3600 80.3600 h  0,96(m) 100.3000 H Bài 6: Người ta dùng hệ thống ròng rọc để trục vật cổ đồng có trọng lượng P = 5340N từ đáy hồ sâu H = 10m lên (hình vẽ) Hãy tính: 1) Lực kéo khi: a Tượng phía mặt nước b Tượng chìm hồn tồn nước 2) Tính cơng tổng cộng lực kéo tượng từ đáy hồ lên phía mặt nước h = 4m Biết trọng lượng riêng đồng nước 89000N/m3, 10000N/m3 Bỏ qua trọng lượng rịng rọc Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Hướng dẫn giải: 1a/ Dùng ròng rọc động lợi hai lần lực, nên lực kéo vật lên khỏi mặt nước: P  2670( N ) F 1b/ Khi vật nước thể tích chiếm chỗ: V   P 5340   0,06 m d 89000 - Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật: FA= V.d0 = 0,06.10000 = 600(N) - Lực dây treo tác dụng lên vật: P1 = P - FA = 5340 - 600 = 4740 (N) - Lực kéo vật nước: F P1  2370( N ) 2/ Do dùng ròng rọc động nên bị thiệt hai lần đường nên công tổng cộng lực kéo: A =F1.2H + F 2h = 68760 (J) Bài 7: Người ta lăn thùng theo ván nghiêng lên ôtô Sàn xe ôtô cao 1,2m, ván dài 3m Thùng có khối lượng 100Kg lực đẩy thùng 420N a/ Tình lực ma sát ván thùng b/ Tình hiệu suất mặt phẳng nghiêng Hướng dẫn giải: - Nếu khơng có ma sát lực đẩy thùng là: F' P.h  400( N ) l - Thực tế phải đẩy thùng với lực 420N lực ma sát ván thùng: Fms = F - F' = 20(N) - Cơng có ích để đưa vật lên: Ai = P h = 1200(J) - Cơng tồn phần để đưa vật lên: A = F S = 1260 (J) - Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: H A1 100%  95% A Còn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 8: Người ta dùng palăng để đưa kiện hàng lên cao 3m Biết quãng đường dịch chuyển lực kéo 12m a/ Cho biết cấu tạo palăng nói b/ Biết lực kéo có giá trị F = 156,25N Tính khối lượng kiện hàng nói c/ Tính cơng lực kéo cơng nâng vật khơng qua palăng Từ rút kết luận gì? Hướng dẫn giải: a/ Số cặp ròng rọc: n S ' 12   (Cặp) 2S Vậy palăng cấu tạo ròng rọc cố định rịng rọc động b/ Ta có: n  P S ' 12   2 F 2S - Trọng lượng kiện hàng: P = 4F = 156,25 = 625(N) - Khối lượng kiện hàng: P  10m  m  P  62.5( Kg ) 10 c/ công lực kéo: Ak = FK.S' = 156,25.12 = 1875 (J) - Công lực nâng vật: An = P.S = 625.3 = 1875(J) - Hệ thống palăng khơng cho lợi cơng Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 9: Cho hệ giống hình vẽ vật m1 có khối lượng 10Kg, vật m2 có khối lượng 6Kg Cho khoảng cách AB = 20cm Tính chiều dài OB để hệ cân F' A O B m2 m1 P2 = F2 P1 = F1 Hướng dẫn giải: - Trọng lượng vật m1: P1 = F1 = 10.m1 = 100N - Trọng lượng vật m2: P2 = F2 = 10.m2 = 60N - Do vật m1 nặng m2 nên m1 xuống đầu B có xu lên: - Độ lớn lực tác dụng lên đầu B F' F 100   50 N 2 - Áp dụng hệ thức cân địn bảy ta có: F ' OA OA   F2 OB OA  AB 50 OA  60 OA  20  5OA  20   6.OA   OA  100CM - Chiều dài OB: OB = OA + AB = 100 + 20 = 120 (cm) Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 10: Thanh AB dài 160cm, đầu A người ta treo vật có khối lượng m1 = 9Kg, điểm tựa O nằm cách A đoạn 40cm a/ Hỏi phải treo vào đầu b vật m2 có khối lượng để cân bằng? b/ Vật m2 giữ nguyên không đổi, bay người ta dịch chuyển điểm O phía đầu B cách B đoạn 60cm Hỏi vật m1 phải thay đổi để ccân bằng? Hướng dẫn giải: a/ Ta có: OA = 40cm  OB  AB  OA  160  40  120cm Trọng lượng vật m1: P1 = F1 = 10.m1 = 90N Áp dụng hệ thức cân đòn bảy: F1 l OB   F2 l1 OA Lực tác dụng vào đầu B: F2  F1 OA  30 N OB Vậy để AB cân phải treo vào đầu B vật m2 = 3Kg b/ Ta có: OB = 60cm  OA  AB  OB  160  60  100cm Áp dụng hệ thức cân đòn bảy, để AB cân lực tác dụng vào đầu A: F' F2 l F2 OB 30.60    18 N l1 OA 100 Vậy vật m1 = 1,8Kg tức vật m1 phải bớt 7,2Kg III/ BÀI TẬP TỰ GIẢI: Bài 1: Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có diện tích đáy S = 150 cm2 cao h = 30cm, khối gỗ thả hồ nước sâu H = 0,8m cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng gỗ 2/3 trọng lượng riêng nước d H 2O = 10 000 N/m3 Bỏ qua thay đổi mực nước hồ, : a) Tính chiều cao phần chìm nước khối gỗ ? b) Tính cơng lực để nhấc khối gỗ khỏi nước H theo phương thẳng đứng ? c) Tính cơng lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ theo phương thẳng đứng ? Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 2: Dùng mặt phẳng nghiêng để kéo vật có khối lượng 200kg,trọng lượng riêng d=8800(N/m3) lên cao 4m với vận tốc 0,2m/s ,trong thời gian 1phút 40giây.Hiệu suất mặt phẳng nghiêng 80% a/Tính trọng lượng thể tích vật b/Tính chiều dài lực kéo mặt phẳng nghiêng c/Tính cơng suất nâng vật Bài 3: Dùng mặt phẳng nghiêng đẩy bao xi măng có khối lượng 50Kg lên sàn tô Sàn ô tô cách mặt đất 1,2 m a/Tính chiều dài mặt phẳng nghiêng cho người công nhân cần tạo lực đẩy 200N để đưa bì xi măng lên tơ Giả sử ma sát mặt phẳng nghiêng bao xi măng không đáng kể b/ Nhưng thực tế không thêt bỏ qua ma sát nên hiệu suất mặtphẳng nghiêng 75% Tính lực ma sát tác dụng vào bao xi măng Bài 4: Một thang máy có khối lượng m = 580kg, kéo từ đáy hầm mỏ sâu 125m lên mặt đất lực căng dây cáp máy thực a) Tính cơng nhỏ lực căng để thực việc b) Biết hiệu suất máy 75% Tính cơng máy thực cơng hao phí lục cản Bài 5: Người ta kéo vật A, có khối lượng mA = 10g, chuyển động lên mặt phẳng nghiêng (như hình vẽ) Biết CD = 4m; DE = 1m a/ Nếu bỏ qua ma sát vật B phải A có khối lượng mB bao nhiêu? D B b/ Thực tế có ma sát nên để kéo vật A lên người ta phải treovật B C E có khối lượng m’B = 3kg Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng Biết dây nối có khối lượng không đáng kể Bài 6: Từ đất kéo vật nặng lên cao người ta mắc hệ thống gồm ròng rọc động ròng rọc cố định Vẽ hình mơ tả cách mắc để lợi: a/ lần lực b/ lần lực Muốn đạt điều ta phải ý đến điều kiện gì? Bài 7: Cho hệ hình vẽ ,thanh AB có khối lượng B A O Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! PA PB Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) khơng đáng kể , hai đầu có treo hai cầu nhơm có trọng lượng P A PB.Thanh treo nằm ngang sợi dây điểm O lệch phía A Nếu nhúng hai cầu vào nước cịn cân không? sao? Bài 8: Người ta dùng xà beng có dạng hình vẽ (Hình2) để nhổ đinh cắm sâu vào gỗ a/ Khi tác dụng lực F =100N vng góc với OB đầu B ta nhổ đinh Tính lực giữ đinh lúc này? Biết OB= 10.OA.(Có biểu diễn lực hình vẽ) b/ Nếu lực tác dụng vào đầu B có hướng vng góc với gỗ phải có độ lớn nhổ đinh.(Có biểu diễn lực hình vẽ) Bài 9: Ơ tơ có khối lượng 1200 kg chạy đường nằm ngang với vận tốc V= 72 km/h tiêu hao 80g xăng đoạn đờng S = km Hiệu suất động 20% a/ Tính công suất ô tô b/ Hỏi với điều kiện tơ đạt vận tốc leo dốc ? Biết quãng đường l = 100m đọ cao tăng thêm h = cm Cho biết suất toả nhiệt xăng q = 45.106 J/kg Bài 10: Cho hệ thống hình vẽ N Hai vật A B đứng yên Ma sát không đáng kể Vật A vật B có nặng khơng ? A Cho MN = 80 cm, NH = cm Tính tỷ số khối lượng hai vật A B B H 10 Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! M Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 11: Tính lực kéo F trường hợp sau Biết vật nặng có trọng lượng P = 120 N (Bỏ qua ma sát, khối lượng ròng rọc dây )      F F F F F F F  F F   F F F    2F 4F P  FF  2F F F 4F   P P Bài 12: Trong bình đựng hai chất lỏng khơng trộn lẫn có trọng lượng riêng d 1=12000N/m3 ; d2=8000N/m3 Một khối gỗ hình lập phương cạnh a = 20cm có trọng lượng riêng d = 9000N/m3được thả vào chất lỏng a/ Tìm chiều cao phần khối gỗ chất lỏng d1? b/ Tính cơng để nhấn chìm khối gỗ hồn tồn chất lỏng d 1? Bỏ qua thay đổi mực nước Bài 13:Ơ tơ có khối lượng 1200 kg chạy đường nằm ngang với vận tốc V= 72 km/h tiêu hao 80g xăng đoạn đường S = km Hiệu suất động 20% a/ Tính cơng suất tơ b/ Hỏi với điều kiện tơ đạt vận tốc leo dốc ? Biết quãng đường l = 100m độ cao tăng thêm h = cm Cho biết suất toả nhiệt xăng q = 45.106 J/kg Bài 14: Vật A hình bên có khối lượng 2kg Hỏi lực kế ? Muốn vật A lên 2cm, ta phải kéo lực kế xuống cm ? A 11 Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) Bài 15: Một xe cút kít chở vật nặng 1500N Khi người cơng nhân đẩy cho xe chuyển động phương trọng lượng cắt mặt xe điểm cách trục bánh xe 80cm a/ Tìm lực tác dụng thẳng đứng tay vào xe, biết tay cách xe đoạn 1,6m b/ Tìm lực đè bánh xe lên mặt đường Bài 16: Công suất trung bình động kéo tời 73,5W hiệu suất tời 0,9 Hãy tính: a/ Độ cao mà động kéo vật nặng 588N lên phút b/ Số vòng quay tời phút Biết bán kính tời 5cm c/ Độ lớn lực tác dụng vng góc vào tay quay, cho biết chiều dài tay quay 30cm Bài 17: Một bể nước hình trụ thẳng đứng cao 3m đường kính 0,7m Người ta bơm nước cho đầy bể từ mực nước thấp đáy bể 8m a/ Tính cơng thực hiệnđể bơm nước đầy bbẻ vi giả thiết ma sát nước ống dẫn không đáng kể b/ Tính cơng suất máy bơm biết cần 20phút để bơm đầy bể Bài 18: Một trục kéo với tay quay dài 60cm hình tru có bán kính 15cm, dùng để lấy nướcở giếng sau 10m Thùng chứa nước có dung tích 10lít a/ Tính lực tác dụng vào tay quay kéo thùng nước lên b/ Tính cơng cần dùng để kéo 100lít nước lên c/ Tính quãng đường đầu tay quay số vòng quay kéo lên thùng nước d/ Tính cơng suất trung binh kéo 100lit Bài 19: Một xe lữa có cưa đoạn đường dốc dài 5Km Khoảng cách thẳng đứng hai điểm đầu dốc 1,5Km toa xe kể hành khách nặng 5tấn a/ Tính lực kéo động để lơi toa xe lên theo đường dốc b/ Tính cơng cần dùng để kéo toa xe lên c/ Xe lữa lên dốc với vận tốc trung bình 12Km/h Tính công suất động dùng để kéo hai toa xe lên d/ Dùng lượng thác nước cao 10m Biết cơng hao phí 25% cơng phát động Tính lượng nước cần dùng để làm chuyển vận động kéo hai toa xe lên Bài 20: Một người xe đạp có khối lượng người lẫn xe 80Kg chuyển động đường với vận tốc 18Km/h Các lực ma sát nghịch chiều với chuyển động 7N lực cản không khí 5N tính: a/ Cơng tạo nên người xe đạp 1Km đường b/ công suất người xe đạp điều kiện câu a 12 Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) c/ Công suất người xe đạp trường hợp người phải chuyển động đường dốc 2 muốn giữ vận tốc đường Dốc đốc cao 2m lúc đường dài 100m 100 100 Bài 21: Công đưa vật lên cao 4m mặt phẳng nghiêng 6000J a/ Tính trọng lượng vật Biết mặt phẳng nghiêng có hiệu suất 80% b/ Tính cơng để thắng lực ma sát kéo vật lên xác định lực ma sát đó, biết mặt phẳng nghiêng có chiều dài l = 20m c/ Để đưa vật lại xuống đất phải tác dụng vào vật lực nào? Tính độ lớn lực 13 Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! ... đề bồi dưỡng HSG mơn Vật Lý THCS CƠNG TOÀN PHẦN Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS HOCMAI Forum (diendan.hocmai.vn) TÍNH CHẤT CHUNG Atp = F.S2 Atp = F.S2 Atp = F.h2 Atp = Fl HIỆU SUẤT Asinh... b/ công suất người xe đạp điều kiện câu a 12 Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS. .. 1875(J) - Hệ thống palăng khơng cho lợi cơng Cịn nhiều thơng tin hữu ích có diễn đàn Các bạn ghé thăm diễn đàn nhé! Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý THCS Sưu tầm biên soạn: BQT Box Vật lý THCS