Nối ròng rọc động và ròng rọc cố định với nhau như thế nào để được hệ thống nâng vật nặng cho ta lợi về lực 4 lần, 6 lần?. Giải - Bố trí một ròng rọc cố định và hai ròng rọc động như hìn[r]
(1)Bài tập 14: Định luật công 14.1 Một người đưa vật nặng lên cao h hai cách Các thứ nhất, kéo trực tiếp vật theo phương thẳng đứng Cách thứ hai, kéo vật theo mặt phẳng nghiêng có chiều dài gấp lần độ cao h Nếu bỏ qua ma sát mặt phẳng nghiêng thì A công thực cách thứ hai lớn vì đường lớn gấp hai lần B công thực cách thứ hai nhỏ vì lực kéo vật theo mặt phẳng nghiêng nhỏ C công thực cách thứ lớn vì lực kéo lớn D công thực cách thứ nhỏ đường vật đường vật cách thứ hai E công thực hai cách Giải Chọn E công thực hai cách 14.2 Một người xe đạp từ chân dốc đến đỉnh dốc cao 5m Dốc dài 40m Tính công người đó sinh Biết lực ma sát cản trở xe chuyển động trên mặt đường là 2N, người và xe có khối lượng là 60kg Giải Trọng lượng người và xe: P = 60.10 = 600N Lực ma sát: Fms = 20N, công hao phí: A1 = Fms.l = 20.40= 800J Công có ích: A2 = P.h = 600.5 = 3000J Công người sinh ra: A = A1 + A2 = 800 + 3000 = 3800J 14.3 Ở H.14.1, hai cầu A và B làm nhôm và có cùng đường kính, rỗng và đặc Hãy cho biết nào rỗng và khối lượng lớn bao nhiêu lần ? Giả sử AB có khối lượng không đáng kể Giải Quả cầu rỗng OA = 3/2OB PA/PB = OA/OB = 3/2 => PA = 2/3PB Quả cầu B nặng cầu A Vậy cầu A là cầu rỗng (Vì kích thước hai cầu nhau) 14.4 Một người công nhân dùng ròng rọc động để nâng vật lên cao 7m với lực kéo đầu dây tự là 160N Hỏi người công nhân đó phải thực công bao nhiêu ? Giải Kéo vật lên cao ròng rọc động thì lợi lần lực, thiệt lần đường Vật nâng lên 7m thì đầu dây tự phải kéo đoạn 14m Công người nhân công thực hiện: A = F.S = 160 14 = 2240 J (2) 14.5* Vật A hình 14.2 có khối lượng 2kg Hỏi lực kế bao nhiêu ? Muốn vật A lên 2cm, ta phải kéo lực kế xuống bao nhiêu cm ? Giải Có hai cách giải: Cách 1: Gọi trọng lượng vật là P Lực căng sợi dây thứ là P/2 Lực căng sợi dây thứ hai là P/4 Lực căng sợi dây thứ ba là P/8 Vậy lực kéo lò xo P/8 (H.14.1G) Vậy có khối lượng 2kg thì trọng lượng P = 20N Do đó lực kế 2,5N Như ta lợi lần lực (chỉ cần dùng lực kéo nhỏ lần so với kéo trực tiếp) thì phải thiệt lần đường đi, nghĩa là muốn kéo vật 2cm, tay kéo dây đoạn dài lần, tức là kéo dây đoạn 16cm Cách 2: Muốn cho vật lên 2cm thì đầu dây thứ phải lên 4cm, đầu dây thứ hai phải lên 8cm và đầu dây thứ ba phải lên 16cm tay phải kéo lực kế di chuyển 16cm Như đã thiệt đường lần thì lợi lực lần Thế nghĩa là lực kéo 1/8 trọng lượng vật Vậy lực kéo là 2,5N 14.6* Nối ròng rọc động và ròng rọc cố định với nào để hệ thống nâng vật nặng cho ta lợi lực lần, lần ? Giải - Bố trí ròng rọc cố định và hai ròng rọc động hình 14.2G.a lợi lần lực - Bố trí ba ròng rọc cố định và ba ròng rọc động hình 14.2Gb lợi lần lực 14.7 Người ta dùng mặt phẳng nghiêng để kéo vật có khối lượng 50kg lên cao 2m a) Nếu không có ma sát thì lực kéo là 125N Tính chiều dài mặt phẳng nghiêng b) Thực tế có ma sát và lực kéo vật là 150N Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng Chú ý: Hiệu suất mặt phẳng nghiêng là: H = … Trong đó: P là trọng lượng vật (N), h là độ cao (m), F là lực kéo vật theo phương mặt phẳng nghiêng (N), l là chiều dài mặt phẳng nghiêng (m) Giải a) Công lực kéo trên mặt phẳng nghiêng: A1 = F1 Công lực kéo trực tiếp vật theo phương thẳng đứng: A2 = p.h = 500.2 = 000J Theo định luật công: A1 = A2 => Fl = A2 (3) => l = A2/F = 1000/125 = 8m b) Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: H = Ph/Fl.100% = 500.2/150/8 ≈ 0,83 H = 83% 14.8 Một người nâng vật nặng lên cùng độ cao hai cách Cách thứ nhất, kéo vật ròng rọc cố định (H.14.3a) Cách thứ hai kết hợp ròng rọc cố định và ròng rọc động (H.14.3B) Nếu bỏ qua trọng lượng ma sát và ròng rọc thi A công thực hai cách B công thực cách thứ lớn vì lực kéo trọng lượng vật C công thực cách thứ hai lớn vì phải kéo dây dài D công thực cách thứ hai nhỏ vì phải kéo nhỏ trọng lượng vật Giải => Chọn A công thực hai cách 14.9 Trong xây dựng, để nâng vật nặng lên cao người ta thường dùng ròng rọc cố định hệ thống ròng rọc cố định và ròng rọc động (gọi là palăng), hình 14.4 Phát biểu nào đây là không đúng tác dụng ròng rọc ? A Ròng rọc cố định có tác dụng làm giảm lực nâng vật B Ròng rọc động có tác dụng làm giảm lực nâng vật C Hệ thống palăng gồm ròng rọc cố định và ròng rọc động có tác dụng làm giảm lực nâng vật lần D Hệ thống palăng gồm ròng rọc cố định và ròng rọc động có tác dụng làm giảm lực nâng vật lần Giải => Chọn A Ròng rọc cố định có tác dụng làm giảm lực nâng vật 14.10 Phát biểu nào đây máy đơn giản là đúng ? A Các máy đơn giản không cho lợi công B Các máy đơn giản cho lợi lực C Các máy đơn giản luôn bị thiệt đường D Các máy đơn giản cho lợi lực và đường Giải => Chọn A Các máy đơn giản không cho lợi công 14.11 Dùng palăng để đưa vật nặng 200N lên cao 20cm, người ta phải dùng lực F kéo dây đoạn 1,6m Tính lực kéo dây và công đã sinh Giả sử ma sát các ròng rọc là không đáng kể Giải Vì l = 1,6m , h = 20cm = 0,2m , l = 8h (4) => F = P/8 = 25N A = F.s = 40J 14.12 Hình 14.5 là sơ đồ trục kéo vật P có trọng lượng là 200N buộc vào sợi dây quanh trục A có bán kính R = 10cm Lực kéo F dây vào trục quay B có bán kính R2 = 40cm Tính lực kéo F và công lực kéo vật P nâng lên độ cao 10cm Giải Nhận xét: Từ hình vẽ ta thấy lực kéo F dịch chuyển đoạn là h thì vật lên cao đoạn là 4h Do đó lực kéo F có độ lớn là F = P/4 = 50N Công lực kéo F nâng vật lên cao 10cn là A = P.h = 200.0,1 = 20J 14.13 Tính lực căng sợi dây hình 14.6 cho biết OB = 20cm, Ab=5cm và trọng lượng vật là 40N Giải Nhận xét: OB = 20cm; OA = 25cm; F.OA = P.OB => F = P.OB/OA => F = 4P/5 = 32N 14.14 Hai công nhân, hàng ngày phải chất các thùng sơn, thùng nặng 500N, lên xe tải, xe chở tấn, sàn xe cách mặt đất 0,8m Một người chủ trương khiêng thẳng thùng sơn lên xe, người chủ trương dùng ván nghiêng, đẩy cho thùng sơn lăn lên a) Trong hai cách làm này, cách nào lợi công? Cách thứ có lợi công? Cách thứ có lợi mặt nào ? Cách thứ hai có lợi mặt nào ? b) Tính công mà công nhân phải sản để chất đầy xe Bỏ qua ma sát các trường hợp Giài a) Trong hai cách công thực là nhau, Cách thứ cho lợi đường Cách thứ hai cho lợi lực b) Công mà công nhân phải sản để chất đầy xe hàng: A- P.h – 50 000 0,8 = 40 000J (5)