Giải Lí 8: Bài 14. Định luật công
Bài 14 ĐỊNH LUẬT VỂ CÔNG KIÊN THÚC CẦN NAM vững Phát biếu định luật: Không một máy co' đơn giản'nào cho lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bây nhiêu lần về đường đi và ngưực lại. Gọi A] là công thực hiện khi có ma sát, Ai gọi là công có ích; A2 là công thực hiện khi có ma sát, A2 gọi là công toàn phần. Ti sô II = — -100% gọi là hiệu suất của máy. TIIẨ LỜI CẦU HỎI TIIÍ NGHIỆM Cl. Hây so sánh hai lực F] và F2. Trả lời Ta có: F2 = Ifj. 2 C2. Trong thí nghiệm của câu hỏi 1. Iíày so sánh hai quãng đường đi được Si và s2. Trả lời Ta có: s2 = 2Sj. C3. Hãy so sánh công của lực Fx (Ai = F;Si) và công của lực F2 (A2 = F2S2). Trả lời Vì F-2 = F) và s2 = 2S2 nên Ai = A2. 2 C4. Dựa vào các câu tra lời trên hãy chọn từ thích hợp cho các chỗ trông của kết luận sau: Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về (1) thì lại thiệt hai lần về (2) , nghĩa là không được lợi về (3) Tra lời Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về lực thì lại thiệt hai lần về điỉờng đi, nghĩa là không được lợi về công. VẬN DỤNG C5. Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng nặng 500N lên sàn ô tô cách mặt đất lm bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể). Kéo thùng thứ nhất, dùng tấm ván dài 4m. Kéo thùng thứ hai, dùng tấm ván dài 2m. Hỏi: Trong trường hợp nào người ta kéo với lực nhỏ hơn và nhỏ hơn bao nhiêu lần? Trường hợp nào thì tôn nhiều công hơn? Tính công của lực kéo thùng hàng theo mặt phẳng nghiêng lên sàn ô tô. Trả lời Trường hợp thứ nhất: lực kéo nhỏ hơn 2 lấn. Trong cả hai trường hợp, công của lực kéo bằng nhau. Vì không có ma sát nên công của lực kéo trên mặt phắng nghiêng cũng bằng công nâng trực tiếp vật lên sàn ô tô: A = FS = p.h = 500J. = 500J. C6. Đế đưa một vật có trọng lượng p = 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 lên. Trả lời Khi kéo vật lên đều bằng ròng rọc động thì lực kéo chỉ bằng ~ p 420 phân nửa trọng lượng của vật, nghía là F = ệ- = —= 210N 2 2 Dùng ròng rọc động lợi hai lần về lực nhưng thiệt hai lần về đường đi nên độ cao đưa vật lên thực tế bằng phân nửa quàng đường dịch chuyển của ròng rọc, nghĩa là h = 8 : 2 = 4m. Công nâng vật lên là: A = p.h = 420.4 = 1680J. c. GIAI BÀI TẬP Bl. Người ta đưa một vật nặng lên độ cao h bằng hai cách. Cách thứ nhất, kéo trực tiếp vật lên theo phương thẳng đứng. Cách thứ hai, kéo vật theo mặt phảng nghiêng có chiều dài gấp hai lần độ cao h. Nếu bỏ qua ma sát ở mặt phẳng nghiêng thì: Công thực hiện ở cách thứ hai lớn hơn vì đường đi lớn gấp hai lần. Công thực hiện ở cách thứ hai nhỏ hơn vì lực kéo vật theo mặt phẳng nghiêng nhỏ hơn. c. Công thực hiện ó' cách thứ nhất lớn hơn vì lực kéo lớn hơn. Công thực hiện ở cách thứ nhất nhỏ hơn vì đường di của vật chi bằng nửa đường đi của vật 0' cách thứ hai. Công thực hiện ở hai cách đều như nhau. Trả lời Chọn câu E: Công thực hiện ở hai cách đều như nhau. B2. Một người đi xe đạp đều từ chân dóc lèn đinh dốc cao 5m, dôc dài 40m. Tính công do người đó sinh ra biết rằng lực ma sát cản trở xe chuyển động trên mặt đường là 20N, người và xe có khối lượng là 60kg. Trả lời Người và xe có khối lượng 60kg nghĩa là trọng lượng bằng 600N. Công hao phí là: Ai - Fms.40rn = 20N.40m - 800J Công có ích là: A-2 = p.h - 600N.5m = 3000J Công của người sinh ra là: A = Aj + A-2 = 800J + 3000J = 3800J B3. ơ hình bôn, hai quả cầu A và B đều làm bằng nhôm và có cùng đường kính, một quả rỗng và một quả đặc. Hãy cho biết quả nào rỗng và khôi lượng quả nọ lớn hơn quả kia bao nhiêu lần? Trả lời 3 Đòn bẩy ở trạng thái cân bằng, nghĩa là: OA = OB. Quả cầu A tác dụng lên đầu A một lực PA, quả cầu B tác dụng lên đầu B một lực Pb. PA OB 2 T, 2T, la có: ^ = ^7 = ^ suyraPA = -PB. P(J OA 3 3 Quả cầu B nặng hơn quả cầu A nên quả cầu A là rỗng. B4. Một người còng nhân dùng ròng rọc động đế nâng một vật lên cao 7m với lực kéo ở đầu dây tự do là 160N. Hỏi người công nhân đó đã thực hiện một công bằng bao nhiêu? Trả lời Kéo vật lên cao bằng ròng rọc động thì được lợi hai lần về lực nhưng thiệt hại hai lần về đường đi. Vật được nâng lên cao 7m thì đầu dây tự do phải kéo đi một đoạn bằng 14m. Vậy công do người công nhân thực hiện là: A = F.S = 160N.14m = 2240J B5*. Vật A ở hình bên có khôi lượng 2kg. Hỏi lực kế chỉ bao nhiêu? Muốn vật A đi được 2cm ta phải kéo lực kế xuống bao nhiêu cm? Trả lời Gọi trọng lượng của vật là p. Lực căng của sợi dây thứ nhất là —, lực căng cua sợi dây thứ hai là — , lực căng của sợi dây thứ ba là 4 p XT„ , . , , , . p ý . Vậy lực kéo do lò xo băng — . 8 8 Vật có khối lượng 2kg nghĩa là trọng , 20 _ lượng p = 20N. Do đó lực kê chỉ —- N = 2,5N. 8 Như vậy, ta được lợi 8 lần về lực do đó phải thiệt hại 8 lần về đường đi, nghĩa là muôn kéo vật đi lên 2cm thì tay phải kéo dây đi một đoạn 16cm. B6*. Nối các ròng rọc động và ròng rọc cố định với nhau nhu' thế nào đế được hệ thông nâng vật nặng cho ta lợi về lực 4 lần, 6 lần? Trả lời Bô trí một ròng rọc cố định và hai ròng rọc động thành hệ thông như hình bên trái sẽ được lợi về lực 4 lần. Bô" trí ba ròng rọc cố định và ba ròng rọc động thành hệ thống như hình bên phải sẽ được lợi về lực 6 lần. B7. Người ta dùng mặt phẳng nghiêng đế kéo một vật có khôi lượng 50kg lên cao 2m. Nếu không có ma sát thì lực kéo là 125N. Tính chiều dài của mặt phẳng nghiêng. Thực tế có ma sát và lực kéo vật là 150N. Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng. Chú ý: Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là: H = ^4 = — 100% A F1 Trong đó: p là trọng lượng vật H là độ cao F là lực kéo vật theo phương mặt phẳng nghiêng 1 là chiều dài của mặt phẳng nghiêng. Trả lời Vật nặng có khối lượng 50kg nghĩa là trọng lượng bằng 500N. Công của lực kéo vật lên mặt phẳng nghiêng là: Ai = F.1 Công của lực kéo trực tiếp vật theo phương thẳng đứng là: A2 = p.h = 500N.2m = 1000J Theo định luật về công thì Ai = A2, nghĩa là A2 = F.l. Suy ra: 1 = Aj F 1000J o __ _ ■ ■ = 8ra 125N Hiệu suất cua mặt phẳng nghiêng là: H = -^.100% = ^°N"~m.100%~83% F1 150N.8m