Bài 14. Định luật về công

1
Ở lớp 6 các em đã biết, muốn đưa một vật nặng lên cao, người ta có thể kéo trực tiếp hoặc sử dụng máy cơ đơn giản. Sử dụng máy cơ đơn giản có thể cho ta lợi về lực, nhưng liệu có thể cho ta lợi về công hay không? Bài này sẽ giúp các em trả lời câu hỏi trên.
2
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
Móc lực kế vào quả nặng G rồi kéo từ từ theo phương thẳng đứng lên một đoạn s1. Lực nâng F1 của tay có độ lớn bằng trọng lượng P của vật nặng. Đọc số chỉ của lực kế (F1) và độ dài quãng đường đi được (s1) của lực kế rồi ghi vào bảng kết quả thí nghiệm.
3
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
Dùng ròng rọc đông để kéo vật nặng G lên cùng một đoạn s1 một cách từ từ. Lực nâng F2 của tay có độ lớn bằng số chỉ của lực kế. Đọc số chỉ của lực kế (F2) và độ dài quãng đường đi được (s2) của lực kế rồi ghi vào bảng kết quả thí nghiệm.
4
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
C1 So sánh 2 lực F1 và F2.
C2 So sánh 2 quãng đường s1 và s2.
s2 = 2s1
C3 So sánh công của lực F1 (A1=F1.s1) và công của lực F2 (A2= F1.s2).
C4 Dựa vào các câu trả lời trên, hãy chọn từ thích hợp cho các ô trống của kết luận sau:
Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về . . . . . thì lại thiệt hai lần về . . . . . . . . . . . nghĩa là không được lợi gì về . . . . . .
lực
đường đi
công
5
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
Kết luận trên không chỉ đúng cho ròng rọc động mà còn đúng cho mọi máy cơ đơn giản khác. Do đó, ta có kết luận tổng quát sau đây gọi là định luật về công:
Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì lại thiệt hại bấy nhiêu lần về đường đi.
6
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
III. Vận dụng
C5 Kéo hai thùng hàng mỗi thùng nặng 500N lên sàn ôtô cách mặt đất 1m bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể).
Thùng thứ nhất dùng tấm ván dài 4m.
Thùng thứ hai dùng tấm ván dài 2m.
Hỏi:
a) Trong trường hợp nào người ta kéo với lực nhỏ hơn và nhỏ hơn bao nhiêu lần?
Trường hợp thứ nhất kéo bằng lực nhỏ hơn và nhỏ hơn 2 lần.
7
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
III. Vận dụng
C5 Kéo hai thùng hàng mỗi thùng nặng 500N lên sàn ôtô cách mặt đất 1m bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể).
Thùng thứ nhất dùng tấm ván dài 4m.
Thùng thứ hai dùng tấm ván dài 2m.
Hỏi:
b) Trường hợp nào tốn nhiều công hơn?
Không có trường hợp nào tốn nhiều công hon. Công thực hiện trong hai trường hợp là như nhau.
8
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
III. Vận dụng
C5 Kéo hai thùng hàng mỗi thùng nặng 500N lên sàn ôtô cách mặt đất 1m bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể).
Thùng thứ nhất dùng tấm ván dài 4m.
Thùng thứ hai dùng tấm ván dài 2m. Hỏi:
c) Tìm công của lực kéo thùng hàng theo mặt phẳng nghiêng lên sàn ôtô?
Công của lực kéo thùng hàng theo mặt phẳng nghiêng lên sàn ôtô cũng bằng công của lực kéo thùng hàng theo phương thẳng đứng.
A = F.s = P.h = 500.1 = 500(J)
9
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
III. Vận dụng
C6 Để đưa một vật lên cao có trọng lượng 420N lên cao theo phương thẳng đứng bằng ròng rọc động, người ta phải kéo đầu dây đi một đoạn là 8m. Bỏ qua ma sát.
Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên.
Tính công nâng vật.
Giải: a/Lực kéo vật bằng ròng rọc động:
Ta có: F = P = = 210(N) Độ cao ñöa vaät leân baèng roøng roïc ñoäng:
Ta coù: h = s = = 4(m)

10
Bài 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. Thí nghiệm
II. Định luật về công
III. Vận dụng
C6 Để đưa một vật lên cao có trọng lượng 420N lên cao theo phương thẳng đứng bằng ròng rọc động, người ta phải kéo đầu dây đi một đoạn là 8m. Bỏ qua ma sát.
Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên.
Tính công nâng vật.
Giải
b) Công nâng vật bằng ròng rọc động:
Ta có: A = F.s = P.h = 420.4 = 1680(J)
11
GHI NHỚ
? Định luật về công:
Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại
12
CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT
Trong thực tế ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Vì vậy, công mà ta phải tốn (A2)để nâng vật lên bao giờ cũng lớn hơn công(A1) dùng để năng vật khi không có ma sát, đó là vì phải tốn một phần công để thắng ma sát .
Công A2 là công toàn phần. Công A1 là công có ích. Tỉ số gọi là hiệu suất của máy, kí hiệu là H:
H= .100%
Vì A2 luôn lớn hơn A1 nên hiệu suất luôn nhỏ hơn 100%
13
BÀI TẬP
14.1 Người ta kéo vật khối lượng m=35kg lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài s=8m và độ cao h=0,75m. Lực cản do ma sát trên đường là 20N . Tính công của người kéo
( coi vật chuyển động đều)
Tóm tắt: m=35kg s=8m h=0,75m Fc=20N
A=?
Giải: Khi kéo vật lên mặt nghiêng, lực kéo phải sinh công để thực hiện hai việc: Nâng vật lên độ cao h=0,75m và thắng lực cản để vật đi đựơc 8m trên mặt phẳng nghiêng.
Công nâng vật: A1=P.h=10m.h= = 10.35.0,75 = 262,5J
Công kéo vật: A2=F.s =20.8 =160J
Công tổng cộng: A = A1+A2 = =262,5 + 160 = 422,5J
14
14.2: Người ta phải dùng một lực 380N mới kéo được một vật nặng 65kg lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài 2,5m và độ cao 0,6m. Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng.
Giải: Khi kéo vật trên mặt phẳng nghiêng Công có ích: A1= P.h =10m.h= 10.65.0,6 = 390J.
Công toàn phần: A=F.l =380.2,5= 950J
Hiệu suất: H= . 100%= . 100%= 41,05 %
15
14.3: Một thang máy có khối lượng m = 580 kg, được kéo từ đáy hầm mỏ sâu 125 m lên mặt đất bằng lực căng của một sợi dây cáp do máy thực hiện.
a/ Tính công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó.
b/ Biết hiệu suất của máy là 80%. Tính công do máy thực hiện và công hao phí do lực cản.
TT: m=580kg h=125m; H=80%
a/A1=?
b/ A=? ; A2=?
Giải: a/ Muốn kéo thang máy lên thì lực căng F tối thiểu phải bằng trọng lượng của thang: F=P=10.m=10.580=5800 N Công nhỏ nhất: A=F.s=5800.125=725000J=725kJ
b/ Từ công thức: H= .100%
?A= A1. =725. =906,25kJ
Công hao phí: A2=A-A1= 906,25- 725 =181,25 kJ