Bài tập định luật về công
I. Lý thuyết
1. Định luật về công
Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.
2. Các loại máy cơ giản đơn thường gặp
- Ròng rọc cố định: Chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của lực.
- Ròng rọc động: Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.
- Mặt phẳng nghiêng: Lợi về lực, thiệt về đường đi.
- Đòn bẩy: Lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại.
3. Hiệu suất máy cơ đơn giản
Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Vì vậy, công mà ta phải tốn để nâng vật lên bao giờ cũng lớn hơn công dùng để nâng vật khi không có ma sát, đó là vì phải tốn một phần công để thắng ma sát.
Công là công toàn phần, công là công có ích.
Hiệu suất của máy:
Vì luôn lớn hơn nên hiệu suất luôn nhỏ hơn
II. Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Một người đi xe đạp đi đều từ chân dốc lên đỉnh dốc cao 5 m. Dốc dài 40 m, biết lực ma sát cản trở xe chuyển động trên mặt đường là 20 N và cả người cùng xe có khối lượng 37,5 kg. Công tổng cộng do người đó sinh ra là bao nhiêu?
A. 3800 J B. 4200 J C. 4000 J D. 2675 J
- Trọng lượng của vật: P = 10.m = 10.37,5 = 375 N
- Công có ích để nâng vật: A = P.h = 375.5 = 1875 J
- Công của lực ma sát: Ams = Fms.s = 20.40 = 800 J
- Công người đó sinh ra là: Atp = A + Ams = 1875 + 800 = 2675 J
⇒ Đáp án D
Ví dụ 2: Dùng một ròng rọc động và một ròng rọc cố định để nâng một vật lên cao 20 m người ta phải kéo đầu dây một lực F = 450 N. Tính:
a) Công phải thực hiện để nâng vật.
b) Khối lượng của vật. Biết độ lớn của lực cản 30 N.
a) Công phải thực hiện để nâng vật:
Atoàn phần = F.s = F.2.h = 450.2.20 = 18000 J
b) Công để thắng lực cản:
Ahao phí = Fcản.s = Fcản.2.h = 20.2.20 = 800 J
Công có ích để nâng vật:
Aci = Atoàn phần – Ahao phí = 18000 – 800 = 10000 J
Vậy khối lượng của vật:
Aci = 10.m.h
Ví dụ 3: Kéo một vật nặng 100 kg lên cao 25 m bằng Pa lăng gồm 2 ròng rọc động và 2 ròng rọc cố định. Hiệu suất của Pa lăng là 80%. Tính:
a) Công cần thực hiện để nâng vật.
b) Lực kéo vào đầu dây.
a) Công có ích để nâng vật:
Aci = P.h = 100.10.25 = 25 000 J
Công toàn phần cần phải thực hiện để nâng vật:
b) Lực cần kéo dây để đưa vật lên cao 25 m là:
Atp = F.s = F.4h
III. Bài tập vận dụng
Bài 1: Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng với định luật về công?
A. Các máy cơ đơn giản đều cho lợi về công.
B. Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, mà chỉ lợi về lực và lợi về đường đi.
C. Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.
D. Các máy cơ đơn giản đều lợi về công, trong đó lợi cả về lực lẫn cả đường đi.
Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại
⇒ Đáp án C
Bài 2: Có mấy loại máy cơ đơn giản thường gặp?
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
Các loại máy cơ đơn giản thường gặp: Ròng rọc cố định, ròng rọc động, mặt phẳng nghiêng, đòn bẩy
⇒ Đáp án D
Bài 3: Người ta đưa vật nặng lên độ cao h bằng hai cách:
Cách 1: Kéo trực tiếp vật lên theo phương thẳng đứng.
Cách 2: Kéo vật theo mặt phẳng nghiêng có chiều dài gấp hai lần độ cao h. Bỏ qua ma sát ở mặt phẳng nghiêng. So sánh công thực hiện trong hai cách. Phát biểu nào sau đây đúng?
A. Công thực hiện cách 2 lớn hơn vì đường đi lớn hơn gấp hai lần.
B. Công thực hiện cách 2 nhỏ hơn vì lực kéo trên mặt phẳng nghiêng nhỏ hơn.
C. Công thực hiện ở cách 1 lớn hơn vì lực kéo lớn hơn.
D. Công thực hiện ở hai cách đều như nhau.
Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiều lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.
Cách 1: lợi về đường đi, thiệt về lực.
Cách 2: lợi về lực, thiệt về đường đi.
⇒ Đáp án D
Bài 4: Trong các phát biểu sau, phát biểu nào sai?
A. Ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực và cho ta lợi về công.
B. Ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực, thiệt hai lần về đường đi, không cho ta lợi về công.
C. Mặt phẳng nghiêng cho ta lợi về lực, thiệt về đường đi, không cho ta lợi về công.
D. Đòn bẩy cho ta lợi về lực, thiệt về đường đi hoặc ngược lại, không cho ta lợi về công.
Ròng rọc cố định không cho ta lợi về công
⇒ Đáp án A
Bài 5: Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng nặng 500 N lên sàn ô tô cách mặt đất bằng tấm ván đặt nghiêng (ma sát không đáng kể). Kéo thùng thứ nhất dùng tấm ván 4m, kéo thùng thứ hai dùng tấm ván 2 m. So sánh nào sau đây đúng khi nói về công thực hiện trong hai trường hợp?
A. Trường hợp thứ nhất công của lực kéo nhỏ hơn và nhỏ hơn hai lần.
B. Trong cả hai trường hợp công của lực kéo bằng nhau.
C. Trường hợp thứ nhất công của lực kéo lớn hơn và lớn hơn 4 lần.
D. Trường hợp thứ hai công của lực kéo nhỏ hơn và nhỏ hơn 4 lần.
Công của lực kéo trong hai trường hợp đều bằng nhau vì các máy cơ đơn giản đều không cho lợi về công nên chúng đều bằng công để đưa vật lên cao 1m theo phương thẳng đứng
⇒ Đáp án B
Bài 6: Để đưa vật có trọng lượng P = 500 N lên cao bằng ròng rọc động phải kéo dây đi một đoạn 8 m. Lực kéo, độ cao đưa vật lên và công nâng vật lên là bao nhiêu?
A. F = 210 N, h = 8 m, A = 1680 J
B. F = 420 N, h = 4 m, A = 2000 J
C. F = 210 N, h = 4 m, A = 16800 J
D. F = 250 N, h = 4 m, A = 2000 J
Khi dùng một ròng rọc động cho ta lợi 2 lần về lực thì thiệt 2 lần về đường đi.
Lực kéo của vật:
Gọi h là độ cao nâng vật lên, s = 8 m. Ta có: s = 2h
Công nâng vật lên là A = F.s = P.h = 500.4 = 2000 J
⇒ Đáp án D
Bài 7: Người ta dùng một mặt phẳng nghiêng để kéo một vật có khối lượng 50 kg lên cao 2 m. Nếu không có ma sát thì lực kéo là 125 N. Thực tế có ma sát và lực kế là 175 N. Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng dùng trên là bao nhiêu?
A. 81,33 % B. 83,33 % C. 71,43 % D. 77,33%
- Trọng lực của vật: P = 10.m = 10. 50 = 500 N
- Để nâng vật lên cao h = 2 m ta phải thực hiện một công A = P.h = 500.2 = 1000 J
- Do không có ma sát nên ta thực hiện một lực kéo 125 N. Vậy chiều dài mặt phẳng nghiêng là: s = 1000/125 = 8m
- Công thực tế là: Atp = 175.8 = 1400 J
- Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng:
⇒ Đáp án C
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 8 hay, chi tiết, đầy đủ khác:
30 Bài tập áp suất chất lỏng - bình thông nhau (2024) có đáp án chi tiết nhất
100 bài tập về công cơ học - công suất (2024) có đáp án chi tiết nhất
90 bài tập về cấu tạo chất (có đáp án năm 2024)
100 bài tập về lực cân bằng - quán tính - lực ma sát (2024) có đáp án chi tiết nhất
