. Trong cuộc sống, các em đã bao giờ tiếp xúc với thuật ngữ “công của vật” chưa nhỉ? Nếu đã từng nghe và không hiểu nghĩa của cụm từ ấy là gì thì bài học hôm nay sẽ giải đáp kỹ càng cho các em. Chúng ta cùng vào bài thôi nào!
Bài viết tham khảo thêm:
- Bài 10: Lực đẩy Ác-si-mét
- Bài 11: Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ác-si-mét
- Bài 12: Sự nổi
1. Công cơ học là gì? Khi nào có công cơ học?
Thuật ngữ công cơ học chỉ được sử dụng trong trường hợp có lực tác dụng làm cho vật chuyển dời.
2. Công cơ học phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Công cơ học phải phụ thuộc vào hai yếu tố, đó là: Lực tác dụng vào sự vật và quãng đường mà vật ấy dịch chuyển.
Chú ý: Trong những trường hợp có công có học, ta cần tìm ra được lực nào đã thực hiện công ấy.
Ví dụ: Với trường hợp đầu tàu hỏa đang kéo những toa phía sau chuyển động thì lực thực hiện công ở đây là lực kéo của đầu tàu hỏa, hoặc với trường hợp quả táo rơi từ trên cây xuống đất thì lực thực hiện công chính là trọng lực.
3. Ví dụ về công cơ học
– Khi bạn nhấc một chiếc túi xách từ dưới đất lên
– Con trâu đang cái đẽo cày di chuyển
– Một người đang đi bộ trên một con dốc
– Đầu tàu kéo các toa tàu phía sau
4. Công thức tính công cơ học
+ Công thức để tính được công cơ học khi một lực F làm cho vật dịch chuyển một đoạn đường s theo phương của lực: A = F.s
Trong đó:
Chú ý:
+ Chỉ áp dụng đối với những trường hợp sự vật dịch chuyển theo phương của lực, còn khi vật dịch chuyển theo phương vuông góc với lực thì công của lực lúc này bằng 0.
+ Khi vật dịch chuyển không theo phương của lực thì công TH này được tính bởi một công thức khác sẽ học ở những lớp trên.
B. GIẢI BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 8 BÀI 13: CÔNG CƠ HỌC
Bài C1 [trang 46 SGK Vật Lý 8]:
Quan sát hiện tượng:
Từ những trường hợp quan sát trên, em có thể cho biết khi nào thì xuất hiện công cơ học nào?
Lời giải:
Khi có một lực tác dụng lên vật làm cho vật ấy chuyển dời theo phương không vuông góc với phương của lực thì lúc ấy có công cơ học. Như vậy, cả hai trường hợp đều xuất hiện công cơ học.
Bài C2 [trang 46 | SGK Vật Lý 8]:
Tìm từ ngữ thích hợp để cho những chỗ trống của kết luận sau:
– Chỉ có “công cơ học” khi có …[1]… tác dụng lên sự vật và khiến cho vật ấy …[2]… theo phương vuông góc với phương của lực.
– Công cơ học chính là công của lực [khi một sự vật có tác dụng lực và lực này sinh công thì ta có thể nói công đó là công của vật].
– Công cơ học thường gọi tắt là công.
Lời giải:
– Chỉ có “công cơ học” khi có lực tác dụng lên sự vật và khiến cho vật ấy chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực.
– Công cơ học chính là công của lực [khi một sự vật bị tác dụng lực và lực này sinh công thì ta có thể nói rằng công đó là công của vật].
– Công cơ học thường được gọi tắt là công.
Bài C3 [trang 47 | SGK Vật Lý 8]:
Trong những trường hợp bên dưới đây, trường hợp nào tồn tại công cơ học?
- Anh thợ mỏ đang đẩy làm cho chiếc xe goòng chở than di chuyển.
- Một học sinh đang ngồi yên học bài.
- Một máy xúc đất đang làm việc.
- Một người lực sĩ đang nâng một quả tạ từ dưới thấp lên cao.
Lời giải:
– Những trường hợp có công cơ học là: a], c], d]
Giải thích: Bởi vì ở cả 3 trường hợp này đều có một lực tác dụng lên vật và làm cho vật ấy chuyển dời [tương ứng là: xe goòng chuyển dời, máy xúc chuyển dời và quả tạ chuyển dời].
Bài C4 [trang 47 | SGK Vật Lý 8]:
Trong những trường hợp dưới đây, lực nào đã thực hiện công cơ học?
- Đầu tàu hỏa đang kéo cả đoàn tàu chuyển động.
- Quả ổi rơi từ trên cây xuống đất.
- Một người công nhân sử dụng máy ròng rọc cố định kéo vật nặng lên trên cao [như H.13.3 SGK].
Lời giải:
- Đầu tàu hỏa đang kéo cả đoàn tàu chuyển động ⇒ Lực kéo của đầu tàu đang thực hiện công.
- Quả ổi rơi từ trên cây xuống ⇒ Trọng lực đang thực hiện công.
- Một người công nhân sử dụng máy ròng rọc cố định kéo vật nặng lên cao ⇒ Lực kéo của người công nhân đang thực hiện công.
Bài C5 [trang 48 | SGK Vật Lý 8]:
Đầu của một tàu hỏa kéo toa xe với một lực là F = 5000N khiến cho toa xe đi được 1000m. Hãy tính công lực kéo của đầu tàu.
Lời giải:
Công của lực kéo:
A = F.s = 5000.1000 = 5000000J
\= 5000kJ.
Bài C6 [trang 48 | SGK Vật Lý 8]:
Một quả bưởi có trọng lượng 3kg rơi từ trên cây xuống cách mặt đất 6m. Hãy tính công của trọng lực?
Lời giải:
Trọng lực của quả bưởi: P = 3.10 = 30 N.
Công của trọng lực là:
A = P.h = 30.6 = 180 J
Bài C7 [trang 48 | SGK Vật Lý 8]:
Tại sao không có công cơ học của trọng lực với trường hợp hòn bi chuyển động trên một mặt sàn nằm ngang?
Lời giải:
Bởi vì phương chuyển động của hòn bi luôn vuông góc với trọng lực theo phương thẳng đứng nên không có công cơ học ở đây.
C. GIẢI SÁCH BÀI TẬP VẬT LÝ 8 BÀI 13: CÔNG CƠ HỌC
Bài 13.1 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Một nhóm học sinh đẩy một xe chở đất quãng đường từ A đến B trên một đoạn đường nằm ngang bằng phẳng. Tới điểm B, họ bỏ hết số đất trên xe xuống, rồi sau đó lại đẩy xe đi theo đường cũ về điểm A. Hãy so sánh công sinh ra ở lượt về và lượt đi. Câu trả lời nào cho dưới đây là đúng?
A]Công ở lượt về bằng công ở lượt đi bởi vì đoạn đường đi được là như nhau.
B]Công ở lượt đi lớn hơn bởi vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn so với lực kéo ở lượt về.
C]Công ở lượt về lớn hơn bởi vì xe không thì tốc độ đi nhanh hơn.
D]Công ở lượt đi nhỏ hơn bởi vì kéo chiếc xe nặng thì đi chậm hơn.
Lời giải:
Chọn B
Ở lượt đi xe chở đất nên công của lượt đi là lớn hơn vì lực kéo của lượt đi lớn hơn lực kéo của lượt về khi xe không chở đất.
Bài 13.2 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Một hòn bi kim loại lăn ở trên mặt bàn trơn nhẵn nằm ngang. Nếu coi như không có sức cản và ma sát của không khí thì có công nào được thực hiện trong trường hợp này không?
Lời giải:
Không có công nào được thực hiện trong trường hợp này. Bởi vì theo phương chuyển động của hòn bi thì không xuất hiện lực nào tác dụng.
Lưu ý: Tại thời điểm hòn bi chuyển động chỉ xuất hiện hai lực tác dụng vào nó, đó là phản lực của mặt bàn và lực hút của Trái Đất. Hai lực này đều cân bằng nhau và đều vuông góc với phương chuyển động của hòn bi.
Bài 13.3 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Người ta sử dụng một cần cẩu để nâng một thùng hàng có khối lượng 2500kg lên độ cao là 12m. Tính công thực hiện được ở trong trường hợp này.
Tóm tắt:
m = 2500kg; h = 12 m
Công A = ?
Lời giải:
Thùng hàng này có khối lượng là 2500kg, vậy là nó có trọng lượng:
P = 10.m = 10.2500 = 25000N.
Công thực hiện khi nâng cái 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 kéo chiếc xe chuyển động đều với một lực kéo là 600N. Trong 5 phút, công thực hiện được đó là 360kJ. Hãy tính vận tốc của xe.
Tóm tắt:
F = 600N; t = 5 phút = 5.60s = 300s; A = 360 kJ = 360000 J
Vận tốc v = ?
Lời giải:
Công A của một lực F được tính theo công thức: A = F.s
Suy ra quãng đường mà con ngựa kéo chiếc xe đi được là:
Bài 13.5 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Hơi nước có áp suất không thay đổi là p = 6.105 N/m2 được dẫn qua một cái van vào trong chiếc xilanh và đẩy pit-tông chuyển động từ vị trí AB cho đến vị trí A’B’ [như H.13.1]. Thể tích của chiếc xilanh nằm giữa hai vị trí AB và vị trí A’B’ của pít-tông là V = 15dm³. Hãy chứng minh rằng công của hơi nước đã sinh ra bằng thể tích của V và p. Tính công đó ra J.
Tóm tắt:
p = 6.10^5 N/m²; V = 15 dm³; diện tích S;
Chứng minh A = p.V; A = ? J
Lời giải:
Ta có: V = 15 dm³ = 0,015 m³
Lực của hơi nước tác dụng lên pit-tông là: F = p.S
[trong đó S chính là diện tích bề mặt của pit-tông].
Gọi h tắt cho quãng đường dịch chuyển của pit-tông thì thể tích của chiếc xilanh ở giữa hai vị trí AB và vị trí A’B’ của pittông là: V = S.h
Vậy A = p.V = 6.[10^5].0,015 = 9000 J.
Bài 13.6 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Trường hợp nào bên dưới đây có công cơ học?
- Một quả bưởi rơi từ trên cành cây xuống.
- Một lực sĩ cử tạ đang đứng yên ở tư thế đỡ quả tạ.
- Một vật sau khi trượt xuống hết một mặt phẳng nghiêng, sau đó trượt đều trên mặt bàn nhẵn nằm ngang coi như không có ma sát.
- Hành khách đang ra sức đẩy một cái xe khách bị chết máy, nhưng xe vẫn không dịch chuyển được.
Lời giải:
Chọn A
Vì trường hợp này có công cơ học khi có lực tác dụng vào vật và khiến cho vật ấy chuyển động.
Bài 13.7 [trang 37 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
- Jun là công của một lực mà làm cho vật dịch chuyển được 1m.
- Jun là công của lực mà làm dịch chuyển một vật có khối lượng là 1kg một đoạn đường 1m.
- Jun là công của lực 1N mà làm dịch chuyển một sự vật một đoạn 1m.
- Jun là công của lực 1N mà làm dịch chuyển sự vật một đoạn 1m theo phương của lực.
Lời giải:
Chọn D
Công sẽ được tính bằng công thức: A = F.s khi có lực F = 1N và s = 1m thì A = 1N.1m = 1Nm = 1J nên Jun chính là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m đi theo phương của lực.
Bài 13.8 [trang 38 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Một vật có trọng lượng 2N trượt trên một mặt bàn nằm ngang được 0,5m. Công của trọng lực ấy là:
- 1J
- 0J
- 2J
- 0,5J
Lời giải:
Chọn B. Bởi vì trọng lực có phương thì vuông góc với phương nằm ngang nên công của trọng lực ấy bằng 0J.
Bài 13.9 [trang 38 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Tính công của lực nâng được một cái búa máy có khối lượng là 20 tấn lên độ cao 120 cm.
Lời giải:
Ta có: m = 20 tấn = 20.1000 kg = 20000 kg
h = 120 cm = 1,2 m
Lực nâng của một cái búa máy bằng trọng lượng của vật ấy:
F = P = 10.m = 10.20000 = 200000 N
Công của lực để nâng một búa máy là:
A = F.h = 200000.1,2 = 240000 J.
Bài 13.10 [trang 38 | Sách bài tập Vật Lí 8]
Tính công cơ học của một người nặng 50 cân thực hiện khi đi đều trên một quãng đường nằm ngang dài 1km. Biết rằng, công của một người khi đi đều ở trên một quãng đường nằm ngang thì bằng 0,05 lần công của lực nâng người đó lên độ cao bằng với đoạn đường đó.