Cong TLuc-DLBT Cong

Bài giảng:

Người soạn: Triệu Lê Quang Cao học - Lý K12
Câu hỏi :
Công là gì? Biểu thức tính công?


Kiểm tra bài cũ

Trả lời :
Công của lực F trên đoạn đường s là đại lượng A đo bằng tích số :
A=F.s.cos a
Trong đó :
- F là lực tác dụng .
- s là quãng đường vật dịch chuyển được dưới tác
dụng của lực F
- a là góc hợp bởi hướng của lực F và hướng dịch chuyển của vật.

Bài mới :

Đặt vấn đề :
Vật có khối lượng m rơi từ độ cao h xuống mặt đất (bỏ qua lực cản của không khí) ,có những lực nào tác dụng lên vật?

Trả lời
Trọng lực P tác dụng lên vật

Như vậy trọng lực đã tác dụng lên vật làm vật dịch chuyển một quãng đường h và công thực hiện đối với vật là công của trọng lực . Vậy công của trọng lực có đặc điểm gì? Để biết được điều này chúng ta cùng đI vào nghiên cứu bài : Công của trọng lực-định luật bảo toàn công.
1 . C«ng cña träng lùc:
a – C«ng cña träng lùc:
VËt m chuyÓn ®éng tõ ®é cao h* ®Õn ®é cao h’ (h* >h’ ) d­íi t¸c dông cña träng lùc P = m.g
vật có thể dịch chuyển từ độ cao h* xuống độ cao h` bằng những cách nào?
-Vật rơi tự do
-vật trượt trên một mặt phẳng nghiêng
-vật dịch chuyển theo một đường cong
Hãy tính công của trọng lực trong hai trường hợp sau:
- Vật rơi tự do từ độ cao h* xuống độ cao h`
A =P.(h* - h` )= P. h
Vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng có độ cao
h = h* - h`
A=F.S=P.sin a.S=P.(h* - h` )=P.h
Hãy nhận xét về quỹ đạo chuyển động của vật
trong hai trường hợp?
Quỹ đạo chuyển động của vật trong hai
trường hợp không giống nhau S>h
h*
h`
h
P
a
F
P
Có nhận xét gì về giá trị công của trọng lực
trong hai trường hợp trên ?
Công của trọng lực đều bằng nhau và bằng
A=P.h=m.g.h
Có thể đưa ra kết luận:trong hai trường hợp trên
Công A có giá trị như nhau mặc dù quỹ đạo chuyển động
của vật khác nhau
Từ đây ta rút ra đặc điểm công của trọng lực:
b. Đặc điểm:
- Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng của quỹ đạo mà luôn bằng tích của trọng lực với hiệu hai độ cao của hai đầu quỹ đạo:

A1=A2 = A3 = m.g.h
B
C
h
1
2
3
A1 :là công của trọng lực làm vật dịch chuyển
theo đường cong B1C
A2 : là công của trọng lực làm vật dịch chuyển
theo đường B2C.
A3 : là công của trọng lực làm vật dịch chuyển
theo đường cong B3C
-Nếu quỹ đạo là kín thì công của trọng lực bằng 0
. Vì:Công theo đường cong B1C = p.h (là công phát động ) .
Thì công theo đường cong C3B = -p.h (là công cản)
.Nên công để một vật dịch chuyển từ
B đến C rồi lại quay về B
là bằng 0

Nếu vật đi theo một đường cong kín như B1C3B thì công của trọng lực có giá trị như thế nào? tại sao?
C.Lực thế
* Khái niệm
:Những lực mà công của chúng không phụ thuộc vào dạng của quỹ đạo của vật chịu lực,mà chỉ phụ thuộc vào vị trí các điểm đầu và cuối của quỹ đạo ,nếu quỹ đạo khép kín thì công bằng 0 , gọi là lực thế hay lực bảo toàn.
-Một số loại lực thế:lực vạn vật hấp dẫn mà trọng lực là trường hợp riêng, lực đàn hồi, lực tĩnh điện,.

Công của một số loai lực như lực vạn vật hấp dẫn mà trọng lực là trường hợp riêng.Lực đàn hồi, lực tĩnh điện,.cũng có những đặc điểm như trên và người ta gọi chúng là lực thế.Vậy lực thế là gì?
Căn cứ vào khái niệm lực thế , hãy cho biết lực ma sát có phảI là lực thế hay không? Vì sao?
*. Chú ý:
Lực ma sát không phảI là lực thế vì công của nó phụ thuộc vào dạng quỹ đạo
Trả lời:
Lực ma sát không phải là lực thế vì công của nó phụ thuộc vào dạng quỹ đạo.Quỹ đạo có chiều dài càng lớn thì lực ma sát càng lớn do vậy công của nó càng lớn
2. Định luật bảo toàn công:
*Thí nghiệm so sánh công thực hiện trong hai trường hợp.
Để biết muốn đưa vật lên cao ta nên sử dụng
cách nào thì có lợi ta vào phần tiếp theo.
Xét hai trường hợp:
-TH1: nâng đều một vật có trọng lượng p lên độ cao h theo phương thẳng đứng bằng lực F*.
-TH2: Kéo đều một vật có trọng lượng p lên độ cao h bằng lực F` theo một mặt phẳng nghiêng góc a so với phương ngang . Bỏ qua ma sát.
So sánh công trong hai trường hợp?
-TH1: A* = F*.h = P.h
-TH2 : A` = F`.S = P.sina.h/sina = P.h
Vậy công tốn như nhau

So sánh quãng đường chuyển đông của vật và lực tác dụng vào vật trong hai trường hợp?

S*=h < S`=h/sina
F*=P > F` =P.sina

h
F*
F`
a
Như vậy được lợi về lực thì thiệt
về đường đi và ngược lại
nhưng công không đổi. Từ đây ta có
định luật bảo toàn công:

Nội dung định luật bảo toàn công :Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại .(không một máy cơ học nào làm lợi cho ta về công)


*Chú ý:
Tất cả các máy cơ học đơn giản không cho ta lợi về công nhưng có tác dụng:
-Thay đổi hướng của lực (ròng rọc cố định)
-Thay đổi cường độ lực đồng thời thay đổi đường đI (đòn bẩy, mặt phẳng nghiêng, ròng rọc động)
Nhưng giá trị của công thì không thay đổi.
Định luật bảo toàn công đúng trong trường hợp nào?
Điều kiện nghiệm đúng : Bỏ qua ma sát trong quá trình chuyển động.
3. Hiệu suất :

Trong thực tế để biết máy làm việc
có hiệu quả hay không người ta luôn chú ý đến
hiệu suất của máy. Vậy hiệu suất là gì?
Câu hỏi:
Hãy so sánh lực để kéo vật có trọng lượng P chuyển động đều đi lên độ cao h trên mặt phẳng nghiêng trong hai trường hợp :
-TH1 :Bỏ qua ma sát .
-TH2 : Tính đến lực ma sát.
Trả lời :
-TH1: F*=P.sina.
-TH2: F`= P.sina + Fms
=> F` > F*
Tức là công thực hiện trong thực tế luôn là:
A` = F`.s > A* = F*.s
Vậy trong thực tế thì:

Công cần thực hiện :
A` = A + A*
Với : A : Công có ích.
A*: Công hao phí .
A` : Công toàn phần
Tỷ số : H=A/A` gọi là hiệu suất của máy.
H<1
Nếu không có ma sát thì H=?
H=1
Củng cố:
Hãy so sánh công cần thực hiện khi đưa vật lên cùng một độ cao bằng hai cách ?
-Kéo vật bằng ròng rọc cố định.?
-Kéo trực tiếp vật theo phương thẳng đứng?
*Bài tập về nhà :
Bài 3, 4 (sgk ). BàI 4.15; 4.17 (sbt)