Muốn tính công suất, hiệu suất ta áp dụng công thức nào? Công suất là gì? Thế nào là hiệu suất? Cùng HOC247 trả lời các câu hỏi này qua nội sung của Bài 16: Công suất – Hiệu suất nằm trong Chương 6 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo. Mời các em cùng tham khảo!
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Công suất
a. Khái niệm công suất
|
Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực, được xác định bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian \({\rm{P}} = \frac{A}{t}\) |
|---|
- Trong hệ SI, đơn vị của công suất là oát (watt) (kí hiệu W).
- 1 oát là công suất của một thiết bị hoặc một lực thực hiện công bằng 1J trong thời gian 1 s.
- Các bội số thường được sử dụng là kW, MW với 1kW = 103W và 1MW = 106W
- Một đơn vị thông dụng khác của công suất được sử dụng trong kĩ thuật là mã lực, kí hiệu là HP
1HP=746W hay \(1kW \approx \frac{4}{3}HP\)
Người và máy có công suất khác nhau
b. Mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật
- Công suất trung bình: \({{\rm{P}}_{\,\,tb}} = \frac{A}{t} = F.{v_{tb}}\)
- Công suất tức thời: \({\rm{P}} = \frac{A}{t} = F.v\)
|
Khi xét trong một khoảng thời gian rất bé, các đại lượng trong công thức có ý nghĩa tức thời \({\rm{P}} = \frac{A}{t} = F.v\) |
|---|
c. Vận dụng mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật
Ví dụ: Máy nâng chuyên dụng có công suất không đổi P =2 kW được sử dụng để vận chuyển các thùng hàng nặng lên độ cao 4 m so với mặt đất. Giả sử vật được nâng với tốc độ không đổi. Hãy so sánh tốc độ nâng vật và thời gian nâng trong hai trường hợp: vật nặng 500 kg và vật nặng 1 000 kg. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2.
Hướng dẫn giải:
Do vật được nâng với tốc độ không đổi nên lực do xe nâng vật có độ lớn bằng với trọng lượng của vật F = mg
Áp dụng công thức ta xác định được tốc độ nâng vật:
\(v = \frac{P}{F}\)
Thời gian để nâng vật đến độ cao h:
\(t = \frac{A}{{\rm{P}}} = \frac{{F.h}}{P} = \frac{{m.g.h}}{P}\)
Với m1 = 500kg: v1 ≈ 0,41 m/s, t1 = 9,8s
Với m2 = 1 000kg: v2 ≈ 0,2 m/s, t2 = 19,6s
1.2. Hiệu suất
a. Khái niệm hiệu suất
|
Hiệu suất của động cơ H là tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần của động cơ, đặc trưng cho hiệu quả làm việc của động cơ: \(H = \frac{{{\rm{P}}'}}{{\rm{P}}}.100\% \) |
|---|
Với P là công suất có ích và P là công suất toàn phần của động cơ
ΔP = P − P′ là công suất hao phí của động cơ
- Hiệu suất của động cơ còn có thể được tính theo công thức \(H = \frac{{A'}}{A}.100\% \)
Với A’, A lần lượt là công có ích và công toàn phần của động cơ. Khi đó ΔA = A − A' được gọi là công hao phí của động cơ
Lưu ý: Hiệu suất của động cơ luôn nhỏ hơn 1, vì không có một máy móc nào hoạt động mà không có sự mất mát năng lượng do ma sát, nhiệt và các dạng năng lượng hao phí khác
- Việc ra đời của máy móc hiện đại giúp nâng cao hiệu quả công việc do hiệu suất được nâng lên
Hiệu suất của con người và máy móc khác nhau
b. Vận dụng công thức tính hiệu suất trong một số trường hợp thực tiễn
Ví dụ 1: Một thùng hàng có khối lượng 30 kg được đẩy lên một con dốc cao 2 m bằng một động cơ băng chuyền (Hình 16.7). Hiệu suất của động cơ là bao nhiêu? Biết rằng trong cả quá trình vận chuyển, động cơ cần sử dụng năng lượng tổng là 5000. Lấy g=9,8m/s.
Hướng dẫn giải:
Công có ích khi thực hiện đẩy thùng hàng lên đến đỉnh dốc là:
A' = m.g.h
Hiệu suất của động cơ băng chuyền trong quá trình vận chuyển này được xác định từ công thức:
\(H = \frac{{A'}}{A}.100\% = \frac{{30.9,8.2}}{{5000}}.100\% \approx 12\% \)
Ví dụ 2: Trong mỗi giây, một tấm pin mặt trời (Hình 16.8) có thể hấp thụ 750 J năng lượng ánh sáng, nhưng nó chỉ có thể chuyển hoá thành 120 J năng lượng điện. Hiệu suất của tấm pin này là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Hiệu suất của tấm pin là:
\)H = \frac{{A'}}{A}.100\% = \frac{{120}}{{750}}.100\% \approx 16\% \)
Bài tập minh họa
Bài tập 1: Một lực F không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc có độ lớn v theo hướng của F. Công suất của lực F là gì?
Hướng dẫn giải:
Công suất của lực F là:
\({\rm{P}} = \frac{A}{t} = \frac{{F.d}}{t} = F.v\)
Bài tập 2: Một máy bơm nước, nếu tổn hao quá trình bơm là không đáng kể thì mỗi phút có thể bơm được 900 lít nước lên bể nước ở độ cao 10 m. Trong thực tế hiệu suất của máy bơm chỉ là 70% nên khối lượng nước bơm lên sau nửa giờ là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Đổi: nửa giờ = 30 phút.
- Khối lượng nước bơm được khi không có tổn hao là
\({m_0} = 900.30 = 27000\left( {kg} \right)\)
- Khối lượng nước bơm được khi hiệu suất máy bơm là 70%
\(m = 0,7.{m_0} = 0,7.27000 = 18900\left( {kg} \right)\)
Bài tập 3: Một máy bơm nước mỗi phút có thể bơm được 900 lít nước lên bể nước ở độ cao 10 m. Khối lượng riêng của nước 1 kg/lít. Lấy g = 10 m/s2. Nếu hiệu suất của máy bơm chỉ là 75 % thì công suất máy bơm bằng?
Hướng dẫn giải:
- Công có ích thực hiện trong 1 phút là
\(A' = m.g.h = 900.10.10 = 90000\left( J \right)\)
- Công suất có ích là: \({\rm{P'}} = \frac{{A'}}{t} = \frac{{90000}}{{60}} = 1500\left( W \right)\)
- Công suất toàn phần của máy bơm là: \({\rm{P}} = \frac{{{\rm{P'}}}}{H} = \frac{{1500}}{{0,75}} = 2000\left( W \right)\)
Luyện tập Bài 16 Vật Lý 10 CTST
Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:
- Thế nào là công suất, cách tính công suất
- Định nghĩa và cách tính hiệu suất
3.1. Trắc nghiệm Bài 16 môn Vật Lý 10 CTST
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Chương 6 Bài 16 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
3.2. Bài tập SGK Bài 16 môn Vật Lý 10 CTST
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Chương 6 Bài 16 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Mở đầu trang 100 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Câu hỏi thảo luận 1 trang 100 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Câu hỏi thảo luận 2 trang 101 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Vận dụng trang 102 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Câu hỏi thảo luận 3 trang 103 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Vận dụng trang 104 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập 1 trang 104 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập 2 trang 104 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập 3 trang 104 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập trắc nghiệm 16.1 trang 52 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập trắc nghiệm 16.2 trang 52 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập trắc nghiệm 16.3 trang 52 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập trắc nghiệm 16.4 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.1 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.2 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.3 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.4 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.5 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài tập tự luận 16.6 trang 53 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hỏi đáp Bài 16 Vật Lý 10 CTST
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 HỌC247
