Bài giảng công- công suất

A. LÝ THUYẾT: 1. Công cơ học: Một lực F  tác dụng vào vật làm vật dịch chuyển một đoạn S. Biết F  hợp với hướng dịch chuyển của vật một góc α . Công của lực F  được xác định: α cosFSA = . Đơn vị của công là Jun(J). 2. Công suất: Þ = t A , đơn vị của công suất là Oát(w). 3. Công suất trung bình: Þ = F.v Với v là vận tốc của vật. 4. Hiệu suất: tp ci tp ci P P A A H == B. BÀI TẬP: I. Bài tập tự luận: Bài1: Một người kéo một cái thùng nặng 30kg trượt trên sàn nhà bằng một sợi dây có phương hợp với phương ngang một góc α = 45 0 , lực tác dụng lên dây là 150N. Tính công của lực đó khi hòm trượt được 15m? Và khi hòm trượt , công của trọng lực bằng bao nhiêu? HD: - Công của lực F: α cosFSA = = 150.15. 2 2 = 1586,25 J. - Vì trọng lực luôn vuông góc với mặt sàn nên A p = 0. Bài2: Một xe tải có khối lượng 2,5T, bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều . Sau khi đi được quãng đường 144m thì xe đạt vận tốc 12m/s. Biết hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là µ = 0,04, lấy g = 10m/s 2 . a- Tính công của các lực tác dụng lên xe trên quãng đường 144m đầu tiên? b- Tính công suất của lực do động cơ xe hoạt động ở quãng đường nói trên? c- Hiệu suất hoạt động của động cơ xe tải? HD: Xe chịu tác dụng gồm 4 lực: NPFF MS  ;;; trong đó 0 =+ NP  a- A P = A N = 0 Gia tốc của xe: 5,0 144.2 12 2 22 === S v a m/s 2 Lực kéo của động cơ: F = m(a + µ g) = 2250 N => A F = 3,24.10 5 J. Lực ma sát: F ms = µ mg => ms F A = - 1,44.10 5 J b- Từ công thức: v = v 0 + at => t = v/a = 24s. Þ = A/t = 0,13.10 5 = 13.10 3 w. c- %100 tp ci A A H = = %100 F FF A AA MS − Bài3: a- Tính công và công suất của một người kéo một thùng nước có khối lượng 12 kg từ giếng sâu 8m lên trong 16s? Xem như thùng nước chuyển động đều. b- Nếu dùng máy để kéo thùng nước nói trên đi lên nhanh dần đều và sau 2s đã kéo lên thì công và công suất của máy bằng bao nhiêu? Và tính hiệu suất của máy khi đó? ( Lấy g = 10m/s 2 ). HD: a- Thùng nước chuyển động đều nên: F =P = mg = 120N A F = FS = 120. 8 = 960 J và công suất: Þ = A/t = 960/16 = 60w. b- Ta có : S = h = ½gt 2 => a = 2h/ t 2 = 2m/s 2 F = m(a + g) = 144N A F = FS = 144.8 = 1152 J và công suất: Þ = A/t = 576w. c- Hiệu suất của máy: H = A P /A F .100% Bài4: Một ôtô cos khối lượng m =1,2 tấn chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang với vận tốc v =36 km/h. Biết công suất của động cơ ôtô là 8kw. Tính lực ma sát của mặt đường? HD: F ms = F = Þ / v = 800N Bài5: Một ôtô có khối lượng 960kg đang chuyển động với vận tốc v = 36 km/h. Hỏi phải thực hiện một công là bao nhiêu đê hãm xe dừng lại? HD: - F h = ma mà s v s vv a 22 2 0 2 0 2 − = − = ( v =0: vì dừng lại) A h = F h .S.cos180 0 = - 48000 J Bài6: Một vật nhỏ khối lượng m trượt không vận tốc đầu từ một đỉnh dốc có chiều cao h. a- Xác định công của trọng lực trong quá trình vật trượt hết dốc. b- Tính công suất trung bình của trọng lực, biết góc nghiêng của mặt dốc là α . Bỏ qua mọi ma sát. HD: a- Công của trọng lực: A p = mgSsin α = mgh c- Cơng suất trung bình Þ = A/t Với g h g h g S a S t 2 . sin 1 sin 2 sin 22 2 α α α ====  Þ = α sin 2 2 3 h mg Bài7: Tính cơng cần thiết để kéo một vật có khối lượng m =100 kg từ chân lên đỉnh một mặt phẳng nghiêng dài 5m, nghiêng góc α = 30 0 so sới đường nằm ngang. Biết rằng lực kéo song song với mặt nghiêng và hệ số ma sát µ = 0,01 và lấy g =10m/s 2 . Xét trong các trường hợp sau: a- Vật chuyển động đều. b- Kéo nhanh dần đều trong 2s. HD: Khi vật trượt lên dốc thì P t của trọng lực và lực ma sát cản trở chuyển động, với: P t = mgsin α = 500N và F ms = µ N = αµ cosmg = 8,66N a- Khi vật chuyển động đều thì: F k = P t + F ms = 508,66N => A = 2540 J. b- Khi vật chuyển động ndđ thì F k – P t – F ms = ma với a = 2S/t 2 = 2,5 m/s 2 => A = 3790 J :bài 1: Một gàu nươc có khối lượng 10 kg được kéo cho chuyển động thẳng đều lên độ cao 5m trong khoảng thời gian 1 phút 40 s . Tính công suất trung bình của lực kéo . Lấy g = 10 m/s 2 . HD: Công để kéo gàu nước thẳng đều thì công sinh ra chính băøng công của trong lực . Ta có : A = P.h = mg h Và P = A t = mgh t = 5 W . Bài 2 : Một ôtô có khối lượng 2 tấn , chuyển động thẳng đều lên dốc trên quãng đường 3 km . Tính công thực hiện bởi động cơ ôtô trên quãng đường đó cho hệ số ma sát bằng 0,08 , độ nghiêng của dốc là 30 0 . Lấy g = 10 m/s 2 Giải : Lực kéo của ôtô : (sin . )F mg cos α µ α = + Công của lực đó trên đoạn đường s : . (sin . ) A F s mgs cos α µ α = = + = 70 .10 5 J . HĐ3 Một ôtô khối lượng 20 T chuyển động chậm dần đều trên đường nằn ngang dưới tác dụng của lực ma sát ( với hệ số ma sát bằng 0,3 ) > vận tốc đầu của ôtô la 54 km/h , sau một khoảng ôtô dừng . a.Tính công và công suất trung bình của lực ma sát trong thời gian đó . b. TÍnh quãng đường ôtô đi được trong khoảng thời gian đó . Giải : Công của lực làm vật chuyển động chậm dần : A = F ms .a.s ; 2 2 0 2 . t a s v v = − Nên 2 2 0 . 2 t v v a s − = Vậy 2 0 2 v A m   = −  ÷   =-225.10 4 J Thời gian chuyển động cho đén khi dừng lại : V= a.t + v 0 = - µ gt +v 0 = 0 Vậy 0 . v t g µ = = 5 s Công suất trung bình :P = 4 45.10 A t = J b.Quãng đường đi được : 37,5 ms A s m F = = II. Trắc nghiệm: Câu1: Đều nào sau đây là sai khi nói về cơng suất? A. Cơng suất được đo bằng cơng thực hiện trong một đơn vị thời gian. B. Cơng suất là đại lượng véc tơ. C. Cơng suất cho biết tốc độ sinh cơng của vật đó. D. Cơng suất có đơn vị là ốt(w). Câu2: 1 mã lực (HP) có giá trị bằng: A. 476W. B. 746W. C. 674W. D. 467W. Câu3: Công cơ học là đại lượng: A. không âm. B. vô hướng. C. luôn dương.D. véc tơ. Câu4: Chọn đáp án đúng? Khi ôtô (hoặc xe máy lên dốc: A. Người lái xe sang số lớn (bằng cách đổi bánh xe răng trong hộp số sang bánh xe nhiều răng hơn) để tăng công suất của xe. B. Người lái xe sang số nhỏ để tăng vận tốc của xe. C. Người lái xe sang số nhỏ để tăng công suất của xe. D. Người lái xe sang số nhỏ để tăng lực kéo của xe. Câu5: Chọn câu sai ? A. Đại lượng để so sánh khả năng thực hiện công của các máy khác nhau trong cùng một khoảng thời gian là công suất. B. Công suất là đại lượng được đo băng thương số giữa độ lớn của công và thời gian để thực hiện công ấy. C. Giá trị của công không phụ thuộc vào hệ quy chiếu. D. Lực chỉ sinh công khi phương của lực không vuông góc với phương dịch chuyển. * Đề chung cho câu 6,7: Một người kéo một thùng nước có trọng lượng 150N từ giếng sâu 8m lên trong 20 giây. Biết thùng nước chuyển động đều. Câu6: Công của người kéo thùng nước là bao nhiêu? A. 12.10 3 J. B. 12.10 2 J C. -12.10 3 J. D. -12.10 2 J. Câu7: Tính công suât của người đó? A. 600W. B. 60W. C. 18,75W. D. 160W. Câu8: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của công cơ học? A. Jun (J). B. Calo. C. Kilôoát giờ (KW.h) D. Niutơn trên mét (N/m) Câu9: Trường hợp nào sau đây công của lực bằng không? A. Lực vuông góc với phương chuyển động của vật. B. Lực cùng phương với phương chuyển động. C. lực hợp với phương chuyển động một góc lớn hơn một góc 90 0 . D. lực hợp với phương chuyển động một góc nhỏ hơn một góc 90 0 . Câu10: Câu nào sau đây là không đúng khi nói về công suất? A. Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. B. Công suất được tính bằng công thức: Þ = t A ∆ ∆ . C. Đơn vị của công suất là oát (W) trong đó 1W = 1 J.s. D. Đơn vị thực hành của công suất là W.h. . vị của công là Jun(J). 2. Công suất: Þ = t A , đơn vị của công suất là Oát(w). 3. Công suất trung bình: Þ = F.v Với v là vận tốc của vật. 4. Hiệu suất: . không đúng khi nói về công suất? A. Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. B. Công suất được tính bằng công thức: Þ = t A