Công cơ học là một khái niệm được giới thiệu trong chương trình Vật Lý 8 tại Việt Nam và được tiếp tục nghiên cứu trong các khóa học vật lý cao cấp. Để hiểu rõ hơn về công cơ học, chúng ta sẽ tìm hiểu công thức tính và ví dụ về công cơ học. Chi tiết hơn về các câu hỏi này sẽ được trình bày trong bài viết dưới đây.
Công cơ học là công của lực khi một vật di chuyển.
Các trường hợp có cấu trúc cơ học là a), c), d).
Vật chuyển động trong cả ba trường hợp đều do một lực tác động lên (như là: xe gòng chuyển động, máy xúc chuyển động và quả tạ chuyển động).
Trong những trường hợp sau đây, lực nào thực hiện công cơ học?
A) Đầu tàu đang kéo đoàn tàu di chuyển.
B) Trái bưởi rơi từ trên cây xuống.
C) Người lao động sử dụng máy kéo cố định để nâng vật nặng lên độ cao.
A) Sức kéo của phần đầu tàu thực hiện công việc.
B) Trọng lực thực hiện việc.
C) Sức kéo của người lao động thực hiện công việc.
Lực kéo của đầu tàu làm toa xe đi được quãng đường 1000m với lực F = 5000N. Hãy tính công của lực kéo của đầu tàu.
Công của lực hấp dẫn là:
A = F.S = 5000.1000 = 5000000J = 5000kJ.
Một quả dừa có khối lượng 2kg rơi từ chiều cao 6m. Hãy tính công của lực trọng.
Trọng lực của quả dừa P = m.G = 2.10 = 20N.
Công của lực hấp dẫn là A = P.H = 20.6 = 120J.
Tại sao trong trường hợp hòn bi chuyển động trên mặt sàn nằm ngang, không có sự tác động của trọng lực như là một công cơ học?
Trọng lực theo phương thẳng đứng luôn tạo góc vuông với phương chuyển động của hòn bi, do đó trong trường hợp này không có công cơ học.
5.2. Bài tập trong sách bài tập:
Công sinh ra trong hành trình đi và trở về là bằng nhau.
A. Công trong chuyến đi bằng công trong chuyến về vì đoạn đường đi là như nhau.
B. Công trong lượt đi cao hơn do lực kéo trong lượt đi mạnh hơn lực kéo trong lượt về.
C. Công trong vòng chạy thứ hai lớn hơn vì xe không thì di chuyển nhanh hơn.
D. Công ở chuyến đi nhỏ hơn vì kéo xe nặng thì di chuyển chậm hơn.
Lời giải:.
Chọn B.
Lúc di chuyển xe chở đất, công việc nên được tăng lên trong lượt đi do lực kéo lớn hơn so với lượt về khi xe không còn đất.
Trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, một hòn bi sắt lăn. Nếu bỏ qua ma sát và sức cản của không khí, liệu có công nào được thực hiện không?
Lời giải:.
Không có công nào được thực hiện. Vì theo phương chuyển động của hòn bi thì không có lực nào tác dụng.
Khi hòn bi chuyển động, chỉ có hai lực tác động vào nó là lực hút của Trái Đất và lực phản của mặt bàn. Hai lực này cân bằng và đều vuông góc với phương chuyển động.
Trong trường hợp này, công việc thực hiện để nâng một thùng hàng có trọng lượng 2500kg lên độ cao 12m đã được tính toán.
Tóm tắt:.
M = 2500kg; h = 12 mét.
Công A = ?
Lời giải:.
Thùng hàng có trọng lượng là 2500kg có nghĩa là nó có khối lượng.
P = 10.M = 10.2500 = 25000N.
Công việc thực hiện khi nâng thùng hàng lên độ cao 12m là:
A = F.S = P.H = 25000N.12m = 300000 J = 300 kJ.
Bài 13.4 (trang 37 Sách bài tập Vật Lí 8): Một con ngựa đang kéo một chiếc xe di chuyển một cách đều với một lực kéo có độ lớn là 600N. Trong khoảng thời gian 5 phút, công thực hiện bởi con ngựa là 360kJ. Hãy tính vận tốc của chiếc xe.
Tóm tắt:.
F = 600N; t = 5 phút = 5.60s = 300s; A = 360 kJ = 360000 J.
Công thức vận tốc là gì?
Lời giải:.
Công A của lực F được tính bằng công thức: A = F.Khoảng cách s.
Kết quả của quãng đường mà con ngựa kéo xe đi được là:
S = A/F = 360000/600 = 600 mét.
Tốc độ di chuyển của xe là:
V = s/t = 600/300 = 2 mét/giây.
Trong sách bài tập Vật Lí 8, trang 37, có bài 13.5. Trong bài này, hơi nước có áp suất không đổi là p = 6.105 N/m2 được đưa qua van và đẩy pit-tông chuyển động từ vị trí AB đến vị trí A’B’ (H.13.1). Thể tích của xilanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pit-tông là V = 15dm3. Cần chứng minh rằng công của hơi nước sinh ra bằng thể tích của p và V và tính giá trị công đó là J.
Tóm tắt:.
P = 6.105 N/m2; V = 15 dm3; diện tích S;.
Chứng minh A = p.V; A = ? J.
Lời giải:.
Ta có: V = 15 decimet khối = 0,015 mét khối.
Áp suất hơi nước tác động lên piston được biểu diễn bằng công thức F = p.S.
(Trong đó S là diện tích bề mặt của hố – tông).
Với h là khoảng cách di chuyển của pit-tông, thể tích của xi-lanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pit-tông có thể tính bằng công thức: V = S.H.
=> Công thức F = p x V/h.
Công của hơi là gì?
A = F x h = p x (V/h) xh = p x V.
Vậy A = p.V = 6.105.0,015 = 9000 J.
