Bài 23. Năng lượng. Công cơ học
Tìm hiểu về năng lượng, công cơ học và các công thức tính công.
Lý thuyết Năng lượng. Công cơ học
1 1. Năng lượng
Định nghĩa: Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của vật.
Các dạng năng lượng:
- Cơ năng (động năng, thế năng)
- Hóa năng
- Nhiệt năng
- Điện năng
- Năng lượng ánh sáng
- Năng lượng âm thanh
- Năng lượng hạt nhân
Đặc điểm:
- Năng lượng có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác
- Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác
- Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi, chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác (định luật bảo toàn năng lượng)
2 2. Thực hiện công
Định nghĩa: Việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực lên vật làm vật thay đổi trạng thái chuyển động được gọi là thực hiện công.
Ví dụ: Người đẩy xe, máy kéo vật, nước làm quay turbine...
3 3. Công cơ học
Công thức tính công:
$$A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$$
Trong đó:
- A: công cơ học (J)
- F: lực tác dụng (N)
- s: quãng đường vật dịch chuyển (m)
- α: góc giữa hướng lực và hướng chuyển động
Đơn vị: Jun (J); 1J = 1N.1m
4 4. Trường hợp đặc biệt
Các trường hợp của góc α:
- 0° ≤ α < 90°: A > 0 (công dương, công phát động)
- α = 90°: A = 0 (lực không sinh công)
- 90° < α ≤ 180°: A < 0 (công âm, công cản)
Chú ý:
- Lực vuông góc với phương chuyển động không sinh công
- Khi α = 0° (lực cùng hướng chuyển động): A = Fs
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính công khi lực cùng hướng chuyển động
Phương pháp giải:
- Khi α = 0°: A = Fs
- Xác định F và s
- Tính A = Fs
Ví dụ minh họa
Giải:
A = Fs = 50 × 100 = 5000 J
Giải:
A = P × h = 100 × 5 = 500 J
2 Dạng 2: Tính công khi lực hợp với phương chuyển động góc α
Phương pháp giải:
- Áp dụng công thức A = Fs cosα
- Xác định góc α
- Tính toán
Ví dụ minh họa
Giải:
A = Fs cosα = 60 × 10 × cos30° = 60 × 10 × 0,866 = 519,6 J
Giải:
A = Fs cosα = 20 × 5 × cos60° = 20 × 5 × 0,5 = 50 J
3 Dạng 3: Bài toán thực tế về công
Phương pháp giải:
- Phân tích tình huống
- Xác định lực và quãng đường
- Áp dụng công thức
Ví dụ minh họa
Giải:
Khi nghiêng tay, lực kéo hợp với phương chuyển động một góc nhỏ hơn 90°, giảm hao phí công do lực tạo thành góc với phương chuyển động.
Giải:
P = mg = 0,2 × 10 = 2 N
Trọng lực hướng xuống, chuyển động cùng hướng nên α = 0°
A = P × s × cos0° = 2 × 3 × 1 = 6 J
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 14 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay