Lý thuyết công cơ học, công suất, vật lí lớp 10

Công cơ học là gì, công của lực tác dụng làm vật chuyển động

Lý thuyết công cơ học, công suất, vật lí lớp 10
Công cơ học, công của lực là năng lượng sinh ra khi lực làm vật dịch chuyển được quãng đường s

Công cơ học (kí hiệu A) là năng lượng sinh ra khi một lực $\vec{F}$ tác dụng vào vật làm vật dịch chuyển được một quãng đường là s:

Biểu thức công cơ học:

A = F × s × cosα

trong đó

  • A: công cơ học gọi tắt là công (J)
  • s: quãng đường dịch chuyển (m)
  • F: độ lớn của lực tác dụng (N)
  • α = $\vec{F},\vec{s}$: là góc hợp bởi véc tơ lực và véc tơ chuyển dời.

Công cơ học là đại lượng vô hướng có thể âm, dương, hoặc bằng 0 phụ thuộc vào góc hợp bởi phương của lực tác dụng và hướng chuyển dời của chuyển động

  • A > 0: lực sinh công dương (công phát động)
  • A < 0: lực sinh công âm (công cản)
  • A = 0: lực không sinh công

Biểu thức công được nhà toán học người Pháp Gaspard-Gustave đưa ra năm 1826. Trong hệ đơn vị SI công có đơn vị là Jun (J) là đơn vị chung của các dạng năng lượng, từ biểu thức (1) => 1J=1N.1m => 1J là năng lượng sinh ra khi một lực có độ lớn 1N làm vật dịch chuyển được quãng đường 1m theo phương của lực tác dụng.

Khái niệm công suất:

Công suất là đại lượng vật lí đặc trưng cho tốc độ thực hiện công (tốc độ tiêu hao năng lượng) của một vật (người, máy móc …) Biểu thức tính công suất:

\[P=\dfrac{A}{t}\]

Trong đó:

  • P: công suất (W)
  • A: công cơ học (J)
  • t: thời gian thực hiện công (s)

Trong trường hợp lực \[\vec{F}\] không đổi, vật chuyển động theo phương của lực tác dụng ta có

\[P = \dfrac{A}{t} = F\dfrac{s}{t} =F.v\]

  • nếu v là vận tốc trung bình thì P là công suất trung bình
  • nếu v là vận tốc tức thời thì P là công suất tức thời.

Đơn vị của công suất là W (Watt lấy tên theo nhà vật lí học James Watt người đã cải tiến thành công động cơ hơi nước nâng cao hiệu suất làm việc của nó lên gấp nhiều lần)

Lý thuyết công cơ học, công suất, vật lí lớp 10
Ngoài đơn vị là W công suất còn được đo bằng đơn vị mã lực (HP viết tắt của horsepower)
Hiệu suất

\[H=\dfrac{A’}{A}\]

  • A’: là công có ích (đã loại bỏ công cản) (J)
  • A: công toàn phần (J)