Buzz
1. Định nghĩa về công cơ học
- Công cơ học đề cập đến trường hợp khi lực tác động lên vật khiến vật di chuyển theo phương không vuông góc với lực.
- Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố chính: lực tác động và độ dịch chuyển của vật.
- Công cơ học có thể được hiểu là công do lực gây ra (khi một vật tác dụng lực và lực đó sinh công thì đó là công của vật).
2. Công cơ học bị ảnh hưởng bởi các yếu tố nào?
Để thực hiện công, cần có lực tác động và lực đó làm cho vật di chuyển, gọi là công cơ học. Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố chính:
- Lực tác động lên vật: Các tình huống có thể khác nhau, có thể là lực kéo hoặc trọng lực.
- Quá trình di chuyển của vật: Để thay đổi công, người ta có thể điều chỉnh một hoặc cả hai yếu tố. Quá trình di chuyển càng dài thì công thực hiện càng lớn. Trong những tình huống có công, cần xác định lực nào đã thực hiện công đó.
3. Các ví dụ về công cơ học
- Khi bạn nhấc một chiếc túi từ mặt đất lên.
- Con ngựa kéo một chiếc xe di chuyển.
- Một người đi bộ trên dốc.
- Đầu tàu kéo các toa xe di chuyển, lúc này đầu tàu thực hiện công cơ học.
4. Những điều cần lưu ý khi học về công cơ học
- Khi phân tích lực, nếu vật di chuyển theo phương vuông góc với lực tác động, công của lực sẽ bằng 0. Điều này có nghĩa là lực đó không thực hiện công. Công thức được nêu chỉ áp dụng khi vật di chuyển theo phương của lực, giúp các em xác định chính xác lực thực hiện công trong các bài toán.
- Cũng có thể gặp trường hợp vật di chuyển không theo phương của lực, thường gặp trong các bài tập nâng cao. Trong trường hợp này, sẽ cần áp dụng công thức khác để tính toán.
- Hiểu về công cơ học giúp các em lý giải lý do vật chuyển động khi có lực tác dụng và xác định lực làm vật chuyển động. Tuy nhiên, thực tế một vật có thể chịu nhiều lực tác dụng khác nhau.
5. Các dạng bài tập về công cơ học
- Bài tập trắc nghiệm
- Trong dạng bài tập này, chủ yếu là các câu hỏi lý thuyết và vận dụng cơ bản. Nắm vững lý thuyết công cơ học giúp các em chọn đáp án chính xác.
- Các bài trắc nghiệm tính toán thường áp dụng công thức đơn giản, vì vậy việc học thuộc công thức là rất quan trọng.
- Bài tập tự luận:
- Bài tập tự luận thường phức tạp hơn bài tập trắc nghiệm và yêu cầu nhiều bước giải hơn. Các em cần vẽ hình nếu đề bài không có sẵn, rồi phân tích lực tác dụng lên vật theo yêu cầu. Đảm bảo phân tích đầy đủ các lực tác động, bỏ sót bất kỳ lực nào có thể dẫn đến kết quả sai.
- Sau khi phân tích lực, xác định rõ phương chiều và lực chính thực hiện công, tính toán độ lớn của lực theo yêu cầu của đề bài.
- Dựa vào hướng dẫn trong đề bài, tìm quãng đường di chuyển của vật, xác định độ lớn của lực, chú ý đơn vị của các đại lượng và áp dụng vào công thức để tính công thực hiện.
6. Công thức
- Công thức tính công cơ học: A = F.s
Trong đó:
- F là lực tác dụng lên vật (N)
- s là quãng đường vật di chuyển (m)
- A là công của lực F (Joule)
- Đơn vị của công là Jun (ký hiệu J), trong đó 1J = N.m
Thường thì chúng ta cũng sử dụng đơn vị lớn hơn là kilojun (ký hiệu kJ), với 1kJ = 1000J
Lưu ý:
Công thức trên chỉ áp dụng khi vật di chuyển theo phương của lực tác dụng.
Nếu vật chuyển động vuông góc với phương của lực thì công của lực đó sẽ bằng 0.
Nếu vật di chuyển không theo phương của lực, công được tính bằng công thức khác, thường sẽ được học ở các cấp lớp cao hơn.
7. Kiến thức nâng cao
- Dựa vào công thức tính công cơ học A = F.s
=> Công thức tính độ lớn của lực thực hiện công là F = A/s
Công thức để tính quãng đường vật di chuyển là s = A/F
Đơn vị kWW.h cũng được dùng để đo công cơ học, với 1 kW.h tương đương 3.600.000 J
Công của lực có thể hỗ trợ (lực theo chiều chuyển động: lực kéo,...) hoặc cản trở (lực ngược chiều chuyển động: lực ma sát, lực cản,...) chuyển động của vật thể.
Bài tập minh họa
Câu 1: Đầu tàu hỏa kéo toa xe bằng lực F = 5000N, khiến toa xe di chuyển 1 km. Tính công của lực kéo đầu tàu.
Công của lực kéo đầu tàu được tính như sau:
A = F.s = 5000 x 1000 = 5.000.000 J
Câu 2: Một thang máy nâng người và hàng hóa lên độ cao 80m và thực hiện công 160.000J. Nếu khối lượng của người là 60kg, hãy tính khối lượng của hàng hóa?
Lực kéo F của thang máy bằng tổng trọng lượng P của người và hàng hóa.
Có: A = F.s = P.s
=> Tổng trọng lượng P của người và hàng hóa là:
P = A/s = 160.000 / 80 = 2.000 N
Tổng khối lượng của người và hàng hóa là:
m = P/10 = 2.000 / 10 = 200 kg
Do đó, khối lượng của hàng hóa là:
m2 = m - m1 = 200 - 60 = 140 kg
8. Giải bài tập trong sách giáo khoa
Câu C1 trang 46 SGK Vật Lý 8: Quan sát các hiện tượng và cho biết trong các trường hợp đó, khi nào có công cơ học xuất hiện?
Trả lời: Công cơ học xảy ra khi lực tác dụng vào vật làm vật di chuyển theo hướng không vuông góc với hướng của lực. Vì vậy, cả hai trường hợp đều có công cơ học.
Câu C2 trang 46 SGK Vật Lý 8: Điền từ thích hợp vào chỗ trống để hoàn thiện các kết luận sau:
- Chỉ có 'công cơ học' khi có (1) tác dụng vào vật khiến vật (2) theo phương không vuông góc với phương của lực.
Trả lời: 'Công cơ học' chỉ xảy ra khi lực tác dụng làm vật chuyển động theo phương vuông góc với hướng của lực.
Câu C3 trang 47 SGK Vật lý 8: Trong các tình huống dưới đây, trường hợp nào là có công cơ học?
a) Người thợ mỏ đang đẩy xe gòng chở than để nó di chuyển.
b) Một học sinh đang ngồi học bài.
c) Máy xúc đất đang hoạt động
d) Người lực sĩ đang nâng quả tạ từ dưới lên trên.
Trả lời:
- Các tình huống có công cơ học là a), c), d)
- Vì trong cả ba trường hợp đều có lực tác dụng khiến vật di chuyển (bao gồm xe gòng, máy xúc, và quả tạ).
Câu C4 trang 47 SGK Vật lý 8: Trong các tình huống dưới đây, lực nào thực hiện công cơ học?
a) Đầu tàu hỏa kéo đoàn tàu di chuyển
b) Quả bưởi rơi từ trên cây xuống đất
c) Người công nhân sử dụng ròng rọc cố định để nâng vật nặng lên cao
Trả lời:
a) Lực kéo của đầu tàu thực hiện công cơ học
b) Trọng lực thực hiện công cơ học
c) Lực kéo của người công nhân thực hiện công cơ học.
Câu C5 trang 48 SGK Vật Lý 8: Đầu tàu hỏa kéo toa xe bằng lực F = 5000N, làm toa xe di chuyển 1000m. Tính công cơ học của lực kéo đầu tàu.
Trả lời:
Công cơ học của lực kéo là:
A = F.s = 5000 x 1000 = 5.000.000 J = 5000 kJ
Câu C6 trang 48 SGK Vật lý 8: Một quả dừa nặng 2kg rơi từ độ cao 6m. Tính công của trọng lực tác động lên quả dừa?
Trọng lực của quả dừa P = m.g = 2 x 10 = 20 N
Công của trọng lực là A = P.h = 20 x 6 = 120 J
Câu C7 trang 48 SGK Vật lý 8: Tại sao trọng lực không thực hiện công cơ học khi hòn bi di chuyển trên mặt sàn ngang?
Trả lời: Trọng lực luôn hướng theo phương thẳng đứng, vuông góc với hướng di chuyển của hòn bi, nên không thực hiện công cơ học trong trường hợp này.
Trên đây là thông tin từ Mytour về công cơ học và các công thức liên quan. Hy vọng những thông tin này sẽ hữu ích cho các em. Chúc các em học tập tốt!
