Bài tập Năng lượng và công có đáp án

- Năng lượng làm cho các máy tác dụng lực lớn bắt nguồn từ việc nhận năng lượng từ hơi nước, hơi nước nhận năng lượng từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như than đá.

- Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác bằng cách:

+ Thực hiện công: hơi nước tác dụng lực (truyền năng lượng) lên động cơ, làm động cơ chuyển động giúp xe lửa di chuyển.

+ Truyền nhiệt: than đá được đốt cháy tỏa ra nhiệt năng, làm sôi nước để tạo ra hơi nước giúp động cơ hoạt động.

- Các dạng năng lượng xung quanh chúng ta như:

+ Động năng: cánh quạt đang quay, xe ô tô đang chuyển động, em bé đang chạy…

+ Thế năng hấp dẫn: nước chứa trong hồ thủy điện, cánh diều đang bay trên trời…

+ Năng lượng hóa học (hóa năng): que diêm, pháo hoa…

+ Năng lượng điện (điện năng): đèn pin, acquy, …

+ Năng lượng ánh sáng (quang năng): Mặt Trời, ngọn nến đang cháy,…

+ Năng lượng âm: chuông, loa, tiếng nói,…

+ Năng lượng nhiệt (nhiệt năng): Mặt Trời, bếp gas, bóng đèn sợi đốt,…

- Ví dụ năng lượng chuyển hóa từ vật này sang vật khác:

Pin Mặt Trời chuyển hóa năng lượng ánh sáng từ Mặt Trời thành năng lượng điện, điện năng biến đổi thành các dạng năng lượng khác như quang năng (bóng đèn), nhiệt năng (nồi cơm điện), … trong các thiết bị để phục vụ nhu cầu cuộc sống.

- Lực tác dụng càng lớn thì sinh công càng lớn.

- Độ dịch chuyển theo phương của lực càng lớn thì công thực hiện được càng** lớn**.

1. Hướng chuyển động cùng hướng với trọng lực nên độ dịch chuyển d = s khi đó công của trọng lực:$A=P.d=mg.d=5.9{,}8.10=490\ J$

2.

Từ hình vẽ ta thấy hướng chuyển động hợp với phương của trọng lực góc$α$ :

Khi đó độ dịch chuyển d theo phương của lực là:$d=s\cos α=100.\frac{10}{100}=10\ m$

Công của trọng lực làm hòn đá lăn từ đỉnh dốc xuống chân dốc là: $A=P.d=mg.d=5.9{,}8.10=490\ J$

Nhận xét:

- Kết quả tính công ở 2 trường hợp giống nhau.

- Chứng tỏ công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và vị trí điểm cuối.

Công theo phương dịch chuyển:${A}_{{P}_{x}}={P}_{x}.s=P.\cos α.s$

Công theo phương vuông góc với phương dịch chuyển: ${A}_{{P}_{y}}={P}_{y}.\cos {90}^{0}.s=0$

Tổng công dịch chuyển vật: ${A}_{P}={A}_{{P}_{x}}+{A}_{{P}_{y}}=P.s.\cos α$

Từ biểu thức (2):$A=F.s\cos α$

Do F và s là các giá trị đại số nên dấu của A sẽ phụ thuộc vào góc

Muốn công sinh ra có giá trị âm $\Leftrightarrow$$\cos α<0$

$\Leftrightarrow$${90}^{o}<α\le {180}^{o}$

tức là hướng chuyển động hợp với lực F một góc tù.

Ví dụ: dùng tay mài đồng tiền xu xuống mặt sàn.

Tay ta tác dụng lực vào đồng xu, làm đồng xu dịch chuyển theo phương của lực

Lực này đang thực hiện công.

Khi đó tay đang chuyển động tức là tay có động năng, đồng xu dịch chuyển theo tay tức đồng xu cũng có động năng.

Ví dụ: vào mùa đông, xoa 2 lòng bàn tay vào nhau liên tục, sau đó áp lên má thì thấy ấm

Hai lòng bàn tay xoa vào nhau tức là hai tay đang thực hiện công. Tay chuyển động tức là có động năng, động năng chuyển hóa thành nhiệt năng làm cho tay nóng lên

Máy tời thực hiện công nhanh hơn vì:

- Người và máy tời đều đưa vật có cùng khối lượng 50 kg lên độ cao 10 m nên công thực hiện của người và máy tời bằng nhau:$A=F.s.\cos α=P.s=50.9{,}8.10=4900\ J$ .

- Thời gian người thực hiện công (50s) lớn hơn thời gian máy tời thực hiện công (10s ).

Từ công thức tính công suất:$\text{P}=\frac{A}{t}$

+ A có đơn vị là J

+ t có đơn vị là s

+ có đơn vị là W

Nên$1W=\frac{1J}{1s}$

Lực phát động của động cơ 2 máy tời có độ lớn bằng với trọng lực của trái đất tác dụng lên mỗi vật (F = P) và lực này cùng hướng với hướng chuyển động nên góc

Công suất của máy tời 1:${\text{P}}_{\ 1}=\frac{{A}_{1}}{{t}_{1}}=\frac{{F}_{1}.{s}_{1}.\cos α}{{t}_{1}}=\frac{80.9{,}8.5}{30}=130{,}7\ W$

Công suất của máy tời 2: ${\text{P}}_{\ 2}=\frac{{A}_{2}}{{t}_{2}}=\frac{{F}_{2}.{s}_{2}.\cos α}{{t}_{2}}=\frac{100.9{,}8.6}{60}=98W$

Máy tời 1 có công suất lớn hơn máy tời 2

Một số loại thức ăn giàu năng lượng như:

+ Socola: 100g socola chứa khoảng 600 Calo

+ Đậu phộng (hạt lạc): 100g lạc chứa khoảng 600 Calo

+ Bánh quy: 100g bánh quy chứa khoảng 500 Calo

+ Nho khô: 100g nho khô chứa khoảng 299 Calo

+ Thịt bò: 100g thịt bò cả nạc và mỡ chứa khoảng 278 Calo

- Tìm hiểu thêm về hộp số:

+ Hộp số tự động của xe máy: gồm 3 phần chính là bộ puly sơ cấp, puly thứ cấp và dây curoa dẫn động.

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động là khi động cơ hoạt động thì trục truyền động quay để thực hiện chu trình vận hành. Bộ phận puly sơ cấp được gắn vào trục quay truyền động cũng sẽ quay tròn, làm dây curoa chuyển động, rồi truyền một lực đẩy cho puly thứ cấp được gắn ở bánh xe sau làm việc.

+ Hộp số xe máy chủ động: gồm có 3 bộ phận chính gồm trục chứa bánh răng được gắn tại động cơ xe. Ưu điểm là có thể lắp đặt được nhiều số, tuy nhiên, chúng không thể tự thực hiện thao tác đảo số theo vòng tròn.

Bộ phận trục chứa bánh răng này được nối với hệ truyền động của bánh xe sau. Khi hoạt động, bộ truyền động có thể thay đổi tỷ số quay. Trục vào số gồm một trục tròn được thiết kế các rãnh lỗ kỹ thuật và 2 tay gắp bánh răng. Nhờ chức năng làm việc của các rãnh kỹ thuật và tay gắp mà bánh răng di chuyển ngang trên trục của động cơ. Lúc này, trục bánh được đưa vào vị trí số tương thích.

- Khi chuyển số thì thay đổi được lực phát động của động cơ vì:

+ Khi chuyển số tức là thay đổi tốc độ cho xe,

+ Theo công thức thì khi xe chạy với công suất không đổi, vận tốc thay đổi dẫn đến lực phát động F sẽ thay đổi.

Do vậy, khi xe đi số 1 và số 2 sẽ khỏe hơn và thường đi trong trường hợp xe bắt đầu đi, lên dốc, gập ghềnh,... còn số 3 và số 4 thường được sử dụng khi xe di chuyển trên những đoạn đường bằng phẳng.

- Các tình huống người lái xe máy nên đi bằng số thấp:

+ Xe máy bắt đầu di chuyển.

+ Xe máy lên dốc.

+ Xe máy vào cua (chuyển hướng đột ngột).

+ Xe máy đi trên đường trơn trượt.

+ Xe máy đi trên đường có nhiều ổ gà.

để tăng lực phát động và giảm tốc độ để di chuyển được an toàn.

Các tình huống người lái xe máy nên đi bằng số cao:

+ Xe máy đi trên đường ngoài đô thị, có ít phương tiện đi lại.

+ Xe máy xuống dốc.

để tăng tốc độ cho xe, giảm lực phát động, tránh hóc số và bảo vệ động cơ được bền hơn.