3. 1 NĂNG LƯỢNG
3.2.CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
1. Công:
Giả sử dưới tác dụng của lực F chất điểm chuyển động trên quỹ đạo. Tác dụng làm chuyển dời vật của lực được đặc trưng bởi đại lượng đó gọi là công.
a) Trường hợp lực không đổi, đoạn dịch chuyển là thẳng
Giả sử dưới tác dụng của một lực F không đổi, chất điểm M được dịch chuyển một đoạn thẳng MM' = S. Công A do lực sinh ra trong dịch chuyển MM' được định nghĩa là:
với Fs là hình chiếu của F lên phương dịch chuyển và Fs = Fcosα. Công A là đại lượng vô hướng:
- Nếu
2
π
<
α , cosα > 0, A > 0: lực sinh công phát động ; - Nếu
2
π
>
α , cosα < 0, A < 0: lực sinh công cản ; - Nếu
2
π
=
α , cosα = 0, A = 0: lực không sinh công.
b) Trường hợp lực thay đổi, đoạn dịch chuyển là công
Để tính công A trong dịch chuyển MM' ta chia đường cong MM' thành các đoạn dịch chuyển vô cùng nhỏ ds sao cho trên mỗi đoạn này có thể coi như thẳng và lực F
coi như không đổi (H. 3.2). Công nguyên tố hay công vi phân của lực F trong đoạn dịch chuyển vô cung nhỏ ds có thể tính theo công thức định nghĩa:
Công do lực F thực hiện trên cảđoạn dịch chuyển MM' là:
2. Công suất
Trong thực tế để đặc trưng cho sức mạnh của máy người ta chỉ dùng khái niệm công suất, đó là công thực hiện trong một đơn vị thời gian.
Giả sử trong khoảng thời gian Δt lực sinh công ΔA. Theo định nghĩa:
Gọi là công suất trung bình của lực đó trong khoảng thời gian Δt .
Theo định nghĩa công suất tức thời (gọi tắt là công suất, ký hiệu là P) của lực là:
Như vậy công suất có giá trị bằng đạo hàm của công theo thời gian. Theo (3.4) ta có: s d . F dA= nên F.v dt d . F P= s = (3 .8)
Công suất bằng tích vô hướng của lực tác dụng với véc tơ vận tốc của chuyển dời. Trong hệđơn vị SI đơn vị của công là Niutơn met gọi là Jun (J), đơn vị của công suất Jun/giây gọi là oát (W) .