Chào mừng các bạn đến với bài viết về công thức tính công của một lực! Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm, công thức, kiến thức mở rộng và bài tập minh họa áp dụng công thức trong Vật Lý lớp 10. Hãy cùng nhau khám phá nhé!
Khái niệm
Công thức tính công của một lực được xác định bằng tích độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của lực. Đơn giản hơn, công thức tính công của một lực là A = Fscosa, trong đó F là độ lớn lực tác dụng (N), s là quãng đường vật dịch chuyển (m), A là công (J), và α là góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật.
Công thức tính công của một lực
Khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức A = Fscosa.
Ở đây, F là độ lớn lực tác dụng (N), s là quãng đường vật dịch chuyển (m), A là công (J), và α là góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật.
Kiến thức mở rộng
Từ các công thức trên, ta có thể tính được độ lớn lực tác dụng, quãng đường vật dịch chuyển, và góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật.
Có một số điểm cần lưu ý:
- Khi α = 90º, thì A = 0, tức là lực không thực hiện công khi lực vuông góc với hướng chuyển động.
- Khi 90º < α ≤ 180º, thì cosα < 0, dẫn đến A < 0, tức là lực thực hiện công âm hay công cản lại chuyển động.
Bên cạnh đó, chúng ta còn có công thức tính công suất và hiệu suất của máy.
Ví dụ minh họa
Để hiểu rõ hơn về công thức tính công của một lực, hãy cùng xem qua một số ví dụ minh họa:
Bài 1: Tác dụng lực không đổi 150N theo phương hợp với phương ngang góc 300 vào vật khối lượng m làm vật chuyển động được quãng đường 20m. Công của lực tác dụng có giá trị bằng bao nhiêu?
Lời giải: Ta có góc tạo bởi hướng của lực và phương chuyển động s là 300º. Áp dụng công thức A = Fscosa, ta tính được công của lực tác dụng.
Bài 2: Một máy bay lên thẳng có khối lượng 5.103kg sau thời gian 2 phút máy bay lên được độ cao là 1440m. Lấy g = 10m/s2. Tính công của động cơ trong khi chuyển động thẳng đều?
Lời giải: Vì máy bay chuyển động đi lên thẳng đều, ta áp dụng công thức A = Fh để tính công của động cơ.
Bài tập tự luyện
Để nắm vững kiến thức, chúng ta cùng làm một số bài tập tự luyện nho nhỏ nhé:
Bài 1: Một vật chuyển động đều với vận tốc 3 m/s khi chịu tác dụng của một lực F = 10(N). Tính công của lực F trong khoảng thời gian 2 s.
Bài 2: Một vật có khối lượng 2 kg chịu tác dụng của một lực F = 10(N) theo phương ngang làm vật chuyển động được quãng đường là 10 m. Tính công của lực F lúc này.
Bài 3: Cho một máy bay lên thẳng có khối lượng 5.103kg sau thời gian 2 phút máy bay lên được độ cao là 1440m. Lấy g = 10m/s2. Tính công của động cơ trong khi chuyển động thẳng đều.
Bài 4: Một con ngựa đã kéo một cái xe đi đều với vận tốc là 7 km/h trong 30 phút. Lực kéo của con ngựa là 200N. Tính công của con ngựa.
Bài 5: Cần cẩu A nâng được 1000kg lên cao 6m. Tính công của cần cẩu.
Bài 6: Một đầu tàu kéo toa tàu đi 10km với lực kéo của con ngựa là 420000N. Tính công của đầu tàu trong quãng đường trên.
Bài 7: Một học sinh kéo đều một gàu nước trọng lượng 60N từ giếng sâu 6m lên. Tính công của học sinh đó.
Bài 8: Một chiếc ô tô chuyển động đều đi được đoạn đường 36km với lực kéo 360000N. Tính công của động cơ ô tô trong quãng đường trên.
Bài 9: Một người kéo một vật từ mặt đất lên tầng 2 cao 3.5m. Người ấy phải dùng một lực F = 180N. Tính công của người kéo.
Bài 10: Nam thực hiện được một công suất 50W trong thời gian 10 phút, An thực hiện một công 60W trong thời gian 14 phút. So sánh công của Nam và An.
Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về công thức tính công của một lực. Đừng ngần ngại để lại bất kỳ câu hỏi hoặc ý kiến nào trong phần bình luận. Chúc bạn thành công trong việc học tập và rèn luyện kiến thức Vật Lý!