BÀI 14. ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. 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.
2. Hiệu suất của máy cơ đơn giản
- Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát, do đó công thực hiện phải dùng để thắng ma sát và nâng vật lên. Công này gọi là công toàn phần, công nâng vật lên là công có ích, công để thắng ma sát là công hao phí:
Công toàn phần = công có ích + công hao phí
- Tỉ số giữa công có ích và công toàn phần gọi là hiệu suất của máy và được kí hiệu là H.
- Công thức hiệu suất của máy cơ đơn giản: \(H = \frac{{{A_1}}}{A}.100\% \)
Trong đó: A1 là công có ích
A là công toàn phần
A2 = A – A1 là công hao phí
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Bài toán mặt phẳng nghiêng
- Mặt phẳng nghiêng là một máy cơ đơn giản giúp ta đưa các vật lên cao một cách dễ dàng hơn bằng cách tăng độ dài quãng đường dịch chuyển để giảm lực kéo vật (theo định luật về công)
- Để kéo vật có trọng lượng P lên độ cao h, công của lực kéo cần thiết: A = P.h
- Nếu dùng mặt phẳng nghiêng dài ℓ, lực kéo cần thiết là F, công của lực là: A’ = F.ℓ
- Vì mặt phẳng nghiêng không cho ta lợi về công nên ta có: A = A’ ⇒ F.ℓ = P.h
Công thức trên gọi là công thức mặt phẳng nghiêng được áp dụng để giải quyết các bài tập về mặt phẳng nghiêng.
Dạng 2. Bài toán ròng rọc
- Ròng rọc cố định giúp ta thay đổi hướng của lực tác dụng, không cho ta lợi về lực.
- Ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực và thiệt hai lần về đường đi (phải kéo dây đi một đoạn dài gấp đôi). Để kéo một vật nặng có trọng lượng P lên độ cao h, nếu sử dụng một ròng rọc động thì lực kéo là \(F=\frac{P}{2}\) và đoạn đường dây phải kéo là s = 2h.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 50 SGK Vật Lí 8):
Hãy so sánh hai lực F1 và F2.
Trả lời:
Ta có \({{F}_{2}}=\frac{1}{2}{{F}_{1}}\)
Câu C2 (trang 50 SGK Vật Lí 8):
Hãy so sánh hai quãng đường đi được s1 và s2.
Trả lời:
Ta có: s2 = 2s1
Câu C3 (trang 50 SGK Vật Lí 8):
Hãy so sánh công của lực F1 (A1 = F1.s1) và công của lực F2 (A2 = F2.s2).
Trả lời:
Ta có: \(\left\{ \begin{align} & {{F}_{2}}=\frac{1}{2}{{F}_{1}} \\ & {{s}_{2}}~=\text{ }2{{s}_{1}} \\ \end{align} \right.\Rightarrow {{A}_{2}}={{F}_{2}}.{{s}_{2}}=\frac{1}{2}{{F}_{1}}.2{{s}_{1}}={{F}_{1}}.{{s}_{1}}={{A}_{1}}\)
Vậy A1 = A2
Câu C4 (trang 50 SGK Vật Lí 8):
Dựa vào các câu trả lời trên hay chọn từ thích hợp cho các chỗ trống 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)….
Trả lời:
Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về lực thì lai thiệt hai lần về đường đi, nghĩa là không đuợc lợi về công.
Câu C5 (trang 50 SGK Vật Lí 8):
Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng nặng 500 N lên sàn ô tô cách mặt đất 1 m bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể).
Kéo thùng thứ nhất, dùng tấm ván dài 4 m. Kéo thùng thứ hai, dùng tấm ván dài 2 m.
Hỏi:
a) Trong trường hợp nào người ta kéo với lực nhỏ hơn và nhỏ hơn bao nhiêu lần?
b) Trường hợp nào thì tốn nhiều công hơn?
c) Tính công của lực kéo thùng hàng theo mặt phẳng nghiêng lên sàn ô tô.
Trả lời:
a) Trường hợp thứ nhất: lực kéo nhỏ hơn 2 lần.
b) Trong cả hai trường hợp, công của lực kéo bằng nhau.
c) Vì không có ma sát nên công của lực kéo trên mặt phẳng nghiêng cũng bằng công nâng trực tiếp vật lên sàn ô tô: A = F.S = P.h = 500.1 = 500 J.
Câu C6 (trang 51 SGK Vật Lí 8):
Để đưa một vật có trọng lượng P = 420 N lên cao theo phương thẳng đứng bằng ròng rọc động, người ta phải kéo đầu dây đi một doạn là 8 m. Bỏ qua ma sát.
a) Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên.
b) Tính công nâng vật lên.
Trả lời:
a) Khi kéo vật lên đều bằng ròng rọc động thì lực kéo chỉ bằng một nửa trọng lượng của vật, nghĩa là: \(F=\frac{P}{2}=\frac{420}{2}=210\,N.\)
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 quãng đường dịch chuyển của ròng rọc, nghĩa là: s = 2h = 8 m ⇒ h = 4 m.
b) Công nâng vật lên là: A = P.h = 420.4 = 1680 J.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài định luật về công do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ