Công cơ học là nội dung cơ bản của chương trình Vật Lý 8. Đây là kiến thức nền tảng, xuyên suốt chương trình vật lý ở những lớp cao hơn. Vậy công cơ học là gì, đơn vị, công thức tính và ví dụ cụ thể về công cơ học như thế nào, mời bạn đọc cùng chúng tôi giải đáp ngay bài viết sau đây!
Công cơ học là gì cho ví dụ
Khái niệm công cơ học? Đơn vị công cơ học là gì?
Công cơ học chính là công của lực khi một vật tác dụng lực, nếu như lực này sinh công ta có thể nói đó là công của vật, công cơ học thường được gọi tắt là công.
Nói cách khác, công cơ học là thuật ngữ thường chỉ được dùng trong trường hợp có lực tác dụng vào vật khiến cho vật chuyển dời. Công cơ học là hành động thực hiện ở trên một đối tượng, khi ấy gây ra một lực làm dịch chuyển đối tượng đó.
Đơn vị của công cơ học là gì? Công có học có đơn vị là Jun, kí hiệu là J
Công cơ học là đại lượng vô hướng, mô tả là tích của lực với quãng đường dịch chuyển nó gây ra. Chỉ có thành phần của lực theo phương chuyển động ở điểm đó mới có thể gây ra công.
Ví dụ về công cơ học
Một số ví dụ cụ thể sau đây sẽ giúp chúng ta có thể hiểu rõ hơn về công cơ học:
- Khi bạn tiến hành nhấc một chiếc túi từ ở dưới đất lên;
- Con bò kéo một chiếc xe khiến cho chiếc xe đó dịch chuyển;
- Một người đang đi bộ ở trên dốc
- Đầu tàu kéo các toa tàu chuyển động, lực kéo của đầu tàu thực hiện công cơ học.
Điều kiện để có công cơ học là gì?
Để có công cơ học thì cần phải có lực tác dụng, lực khiến vật di chuyển sẽ được gọi là công cơ học. Theo đó, điều kiện để có công cơ học sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố như sau
- Lực tác dụng vào vật:
Đối với mỗi trường hợp sẽ có các sự khác nhau giữa các lực tác dụng. Lúc thì là lực kéo, có khi lại là trọng lực (Ví dụ: Quả táo rơi từ trên cây xuống, lực thực hiện công lúc này chính là trọng lực).
- Quãng đường vật dịch chuyển
Để tăng hay giảm công người ta sẽ cần tăng hoặc giảm một trong hai yếu tố này. Cũng có trường hợp tăng hay giảm cả hai yếu tố cùng lúc, tùy theo mục đích. Ta có thể nói quãng đường dịch chuyển càng dài, công thực hiện sẽ càng lớn và ngược lại. Những trường hợp có công cơ học, ta cần tìm ra lực nào thực hiện công đó.
Công thức tính công cơ học
Khi có một F được tác dụng lên vật, vật sau đó di chuyển một quãng đường là s, ta sẽ có công thức để tính công cơ học dựa vào F và s như sau:
A= F.s
Trong đó:
- A: là công của lực F
- F: Lực tác dụng vào vật (Niutơn: N)
- s: Quãng đường mà vật di chuyển (m)
Chú ý: Đơn vị SI của công là Jun, được kí hiệu là J: Công thực hiện bởi một Niutơn làm dịch chuyển 1 đoạn có chiều dài là 1m.
1 J = 1 N.1m = 1 Nm, 1 kJ = 1000 J
Sẽ có nhiều đơn vị khác nhau, vì thế khi làm bài tập các em học sinh cần chú ý thực hiện quy đổi đơn vị về đúng với hai đơn vị quy chuẩn là Niutơn và mét.
Xem thêm: Trọng lực là gì? Lực hấp dẫn là gì? Tìm hiểu Công thức tính và đơn vị đo
Một số lưu ý quan trọng khi tính công cơ học
Khi tính công cơ học bạn cần chú ý đến những điều cơ bản sau đây:
- Cần ghi nhớ những chú ý khi tính công cơ học. Trường hợp nếu như vật di chuyển vuông góc với phương của lực tác dụng, lúc này công của lực sẽ bằng 0.
- Lực tác dụng lên vật không phải lực sinh công, công thức trên sẽ chỉ áp dụng khi vật chuyển dời theo phương của lực tác dụng. Điều này sẽ giúp các em có thể xác định đúng đâu là lực sinh công khi tính toán.
- Nếu gặp trường hợp vật di chuyển dời không theo phương của lực tác dụng các em sẽ sử dụng công thức khác để tính toán. Đây là dạng bài tập nâng cao sẽ thường khó hơn khó hơn so với các bài khác nên cần chú ý.
- Hiểu về công cơ học các em sẽ hiểu được vì sao vật lại chuyển động khi có lực tác dụng, cũng như biết được đâu là lực khiến cho vật chuyển động. Thực tế 1 vật không chỉ chịu duy nhất 1 lực tác dụng mà có thể nhiều hơn. Điều này lý giải vì sao các em cần học hiểu kiến thức vật lý để có thể áp dụng được trong cuộc sống thường ngày.
Một số dạng bài tập về công cơ học
Bài tập trắc nghiệm
Dạng bài tập này thường sẽ xoay quanh lý thuyết và những bài vận dụng thấp. Cho nên để có thể làm được các em sẽ chỉ cần nhớ rõ lý thuyết công cơ học là sẽ có thể chọn được đáp án chính xác nhất.
Đối với những câu hỏi tính toán ở trong phần trắc nghiệm thường chỉ là những câu lắp công thức, chỉ cần tính toán cẩn thận là sẽ chọn được đáp án chính xác.
Xem thêm: Gia tốc là gì? Phân loại, Công thức tính gia tốc, đơn vị đo
Bài tập tự luận
Với dạng bài tập tự luận các em sẽ cần phải thực hiện làm nhiều bước hơn. Nếu là bài chưa có hình vẽ, các em cần phải xác định được hình vẽ, sau đó mới phân tích lực tác dụng lên vật theo đề bài. Chú ý cần phân tích đầy đủ lực tác dụng lên vật.
Khi phân tích lực xong thì bước tiếp theo chính là xác định phương chiều. Đâu là lực chính làm tác dụng lên vật sinh công? Các em cần thực hiện tính độ lớn của lực dựa theo gợi ý của đề bài.
Dề có thể sẽ không cho sẵn các em quãng đường di chuyển của vật hay độ lớn của lực. Các em cần phải tìm gợi ý về đề bài đã cho. Sau khi tính xong các em cần chú ý đến đơn vị của các đại lượng. Cuối cùng hãy lắp vào công thức để tính lực sinh công.
Bài tập về công cơ học
Bài tập 1: Đầu tàu hỏa kéo toa xe với lực F = 5000N giúp toa xe có thể đi được 1 km. Yêu cầu tính công của lực kéo đầu tàu.
Hướng dẫn giải:
Ta có công của lực kéo đầu tàu như sau:
A = F.s = 5000.1000 = 500000J
Bài tập 2: Một thang máy đưa người, cùng hàng hóa lên độ cao 80m làm sinh công 160000 J. Trong đó, người có khối lượng là 60kg, hãy tính khối lượng của hàng hóa?
Hướng dẫn:
Lực kéo F của thang máy sẽ bằng tổng trọng lượng P của người và hàng hóa.
A = F.s = P.s
Vậy tổng trọng lượng P của người và hàng hóa là:
P = A/s = 160000/80 = 2000N
Khối lượng của cả người và hàng hóa là:
m = P/10 = 2000/10 = 200kg
Suy ra khối lượng của hàng hóa sẽ là:
m2 = m – m1 = 200 – 60 = 140kg.
Bài tập 3: Trường hợp nào có công cơ học trong những trường hợp sau đây?
- Người thợ mỏ đang đẩy khiến cho xe chở than chuyển động.
- Học sinh đang ngồi học bài.
- Máy xúc đất khi đang làm việc
- Người lực sĩ đang thực hiện nâng quả tạ từ thấp lên cao.
Hướng dẫn:
Những trường hợp có công cơ học gồm: là a, c và d
Bởi cả 3 trường hợp đều có một lực tác dụng lên vật khiến cho vật bị chuyển dời.
Bài tập 4: Tại sao không có công cơ học của trọng lực ở trường hợp hòn bi chuyển động trên mặt sàn nằm ngang?
Hướng dẫn:
Trong lực theo phương thẳng đứng và luôn vuông góc với phương chuyển động của hòn bi, cho nên không có công cơ học ở trong trường hợp đó.
Bài tập 5: Sử dụng 1 cần cẩu để thực hiện nâng một thùng hàng với khối lượng 2500kg lên trên độ cao là 12m. Yêu cầu tính công thực hiện được ở trường hợp này.
Hướng dẫn:
Thùng hàng có khối lượng là 2500kg, điều này có nghĩa là nó có trọng lượng:
P = 10.m = 10.2500 = 25000N.
Vậy ta có công thực hiện khi nâng thùng hàng lên độ cao 12m sẽ là:
A = F.s = P.h = 25000N.12m = 300000 J = 300 kJ
Bài tập 6: Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo 600N. Với 5 phút công thực hiện được là 360kJ. yêu cầu bạn hãy tính vận tốc của xe.
Hướng dẫn:
Công A của lực F tính bằng công thức: A = F.s
Vậy quãng đường mà con ngựa kéo xe đi được là:
s = A/F = 360000/600 = 600m
Ta có, vận tốc chuyển động của xe sẽ là:
v = s/t = 600/300 = 2 m/s
Như vậy chúng ta đã cùng làm rõ về khái niệm công cơ học là gì, cũng như những điều cần biết về công cơ học. Hy vọng đây là thông tin hữu ích để giúp cho các làm bài tập tốt và đạt được điểm số tối đa.
