Chuyên đề lý thuyết và bài tập về Công cơ học, Công suất và Cơ năng môn Vật lý 8 năm 2020

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CÔNG CƠ HỌC, CÔNG SUẤT VÀ CƠ NĂNG

I- CÔNG CƠ HỌC :

1. Công cơ học: Một vật sinh công cơ học (gọi tắt là công ) khi nó tác dụng lực lên một vật khác và làm cho vật này chuyển động.

 * Lưu ý: Chỉ có công cơ học khi vật chịu tác dụng của lực phải chuyển động dưới tác dụng của lực, còn trong trường hợp vật vẫn chịu tác dụng của lực mà không chuyển động thì không có công cơ học.

            - Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố:

+ Lực F tác dụng vào vật.

+ Quãng đường S mà vật dịch chuyển được.

2. Công thức tính công cơ học:           

A = F.s

    Trong đó: F là lực tác dụng (N) ; s là quãng đường mà vật dịch chuyển được (m).

            * Chú ý: Khi lực tác dụng có phương vuông góc với phương chuyển động của vật thì lực không sinh công.

3. Đơn vị của công:

            Đơn vị của công là Jun (kí hiệu : J): 1J = 1N.1m = 1Nm

4. Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì lại thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

5. Hiệu suất của máy đơn giản:           

\(H = \frac{{{A_i}}}{{{A_{tp}}}} \cdot 100\% \)

            Trong đó:  Ai là công có ích (J) và Atp là công toàn phần (J).

II - CÔNG SUẤT:

1. Công suất: Để biết người nào hay máy nào làm việc khoẻ hơn ( thực hiên công nhanh hơn) người ta so sánh công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

Công thực hiện được trong một đơn vị thời gian gọi là công suất.

2. Công thức tính công suất:        

\(p = \frac{A}{t}\)

           Trong đó: A là công thực hiện được (J)

                          t là khoảng thời gian thực hiện công A (s).

3. Đơn vị của công suất:

Nếu công A là 1J(Jun), thời gian t là 1 s(giây) thì công suất là: \(P = \frac{{1J}}{{1s}} = 1J/s\).

Đơn vị của công suất là J/s (jun trên giây) được gọi là oát( kí hiệu là W)

1W = 1J/s ;   1 kW(ki lô oat) = 1000 W ; 1MW (Mê ga oat) = 1000000 W.

* Chú ý: Ngoài ra ta còn có thể tính công suất theo công thức:

P = F.v

            Trong đó : F là lực tác dụng (N), v là vận tốc (m/s).

III- CƠ NĂNG:

1. Cơ năng: Khi vật có khả năng sinh công , ta nói vật có cơ năng. Đơn vị của cơ năng cũng là đơn vị của công. Nghĩa là đơn vị của cơ năng cũng là Jun (J).

            Cơ năng là dạng năng lượng đơn giản nhất.

2. Thế năng hấp dẫn:

            Cơ năng của vật phụ thuộc vào  vị trí của nó so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn. Thế năng hấp dẫn của một vật phụ thuộc vào độ cao và khối lượng của nó. Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì có thế năng hấp dẫn càng lớn.

 Công thức tính thế năng hấp dẫn: Et = mgh.

            Trong đó : Et là thế năng hấp dẫn (J)

                             m là khối lượng của vật(kg)

                             g là gia tốc trọng trường ( g 10 m/s2)

                             h là độ cao của vật so với mặt đất (m).

3. Thế năng đàn hồi:

            Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của nó gọi là thế năng đàn hồi. Độ biến dạng của vật càng nhiều thì thế năng đàn hồi của nó càng lớn.

4. Động năng:

Cơ năng của vật có được khi nó chuyển động gọi là động năng.

Động năng của một vật phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc chuyển động của nó.

Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng của nó càng lớn.

            * Công thức tính động năng:  Eđ \(= \frac{{m.{v^2}}}{2}\)

 Trong đó: Eđ là động năng (J)

               m là khối lượng của vật (kg).

          v là vận tốc của vật  (m/s)

Cơ năng = Động năng + Thế năng: E = Eđ + Et

5. Sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng:

Động năng có thể chuyển hoá thành thế năng và ngược lại thế năng cũng có thể chuyển hoá thành động năng.

6. Sự bảo toàn cơ năng:

Trong khi chuyển động, thế năng và động năng của vật có thể chuyển hoá lẫn nhau nhưng cơ năng của vật không thay đổi (bảo toàn) tại mọi thời điểm.

IV. BÀI TẬP TỰ GIẢI

Bài 1:Một máy bay trực thăng khi cất cánh thì động cơ tạo ra lực phát động F = 60000N. Sau 1,5 phút máy bay đạt độ cao 1200m. Tính công suất của động cơ máy bay.

Bài 2: Một máy bơm nước có công suất 5 kW bơm nước từ mặt đất lên bồn nước có dung tích 5000 lít đặt trên sân thừng một toà nhà cao tầng. Trong thời gian 20 phút nước đầy bồn . Biết hiệu suất của máy bơm là 60%; TLR của nước là 104 N/m3. Tính độ cao của toà nhà.

Bài 3: Một nhà máy thuỷ điện có đập nước ở độ cao 40m đổ xuống làm quay tua bin của máy phát điện. Biết lưu lượng nước trên đập đổ xuống là 30m3/s. Hiệu suất của máy phát điện là 70%.TLR của nước là 104N/m3. Tính công suất của nhà máy điện đó.

Bài 4: Một chiếc ô tô có công suất 20 kW và vận tốc trung bình 72 km/h. Hãy tính công mà ô tô đã sinh ra khi chạy hết đoạn đường 25 km. 

Bài 5: Một cần cẩu thực hiện một công 50 kJ nâng một thùng hàng lên cao 10m trong thời gian 12,5s.Biết sức cản của không khí là 100N.

            a)Tính công suất của cần cẩu.

            b)Tính khối lượng của thùng hàng.

Bài 6 :Một vận động viên thể dục thể hình, mỗi ngày phải tập 3 lượt, mỗi lượt có 8 động tác nâng một quả tạ đĩa nặng 80kg từ mặt đất lên khỏi đầu, trọng tâm của tạ lên tới độ cao 2,1 mét, so với mặt đất. Đĩa tạ có đường kính 40cm, và mỗi động tác được thực hiện trong 10 giây. Tính công mà vận động viên phải thực hiện mỗi ngày và công suất trong mỗi động tác.

(ĐS: A = 36480J và P = 152W)

Bài 7 :Một thang máy đưa người và hàng hoá lên độ cao 80m thì sinh ra công A là 160000J.Biết người có khối lượng 60kg, tính khối lượng của hàng hoá.

Bài 8 : Người và xe có khối lượng tổng cộng 60 kg đi lên một con dốc cao 5m, dài 40m.Biết lực ma sát với mặt đường là 50N. Tính công xe sinh ra khi vượt hết dốc.

Bài 9 : Một xe ô tô chuyển động đều lên dốc với vận tốc 2m/s mất 30 giây. Biết dốc cao 10m, khối lượng của ô tô là 4 tấn, công suất của động cơ là 15kW.

a) Tính lực kéo của ô tô.

b)  Hiệu suất của động cơ ô tô ?

Bài 10: Một người đi xe đạp chuyển động đều trên đường nằm ngang với lực kéo là F = 10N và sản ra công suất trung bình là P₁ =  40W.

a) Tính vận tốc chuyển động của xe đạp trên đường nằm ngang.

b) Người này đạp xe lên một đoạn dốc 3%.Muốn duy trì vận tốc như cũ thì người này phải sản ra công suất P₂ = 112 W. Cho biết  khối lượng xe đạp là 12kg, lực cản chuyển động của xe không đổi.Tính khối lượng của người.

(ĐS: v = 4 m/s và  m = 48 kg)

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Chuyên đề lý thuyết và bài tập về Công cơ học, Công suất và Cơ năng môn Vật lý 8 năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Chuyển động cơ học Vật lý 8

• 91 câu hỏi trắc nghiệm Chuyên đề Lực đẩy Ác-si-mét có đáp án môn Vật lý 8

• Lý thuyết và phương pháp giải bài tập chủ đề Tốc độ môn Vật lý 8

​Chúc các em học tập tốt !