Bài 14. Định luật về công

I. Thí nghiệm

- Móc lực kế vào quả nặng G rồi kéo từ từ theo phương thẳng đứng (sao cho số chỉ của lực kế không thay đổi) lên một đoạn \(s_1\). Lực nâng \(F_1\) của tay có độ lớn bằng trọng lượng \(P\) của quả nặng. Đọc số chỉ của lực kế (\(F_1\)) và độ dài quãng đường đi được (\(s_1\)) của lực kế.

- Dùng ròng rọc động để kéo quả nặng G lên cùng một đoạn \(s_1\) một cách từ từ sao cho số chỉ của lực kế không thay đổi. Lực nâng của tay bằng số chỉ của lực kế. Đọc số chỉ của lực kế (\(F_2\)) và độ dài quãng đường đi được (\(s_2\)) của lực kế.

Kết quả:

Nhận xét:

• \(F_1=2F_2\)
• \(s_2=2s_1\)
• \(A_1=A_2\)

II. Định luật về công

Kết luận trên không những chỉ đúng cho ròng rọc động mà còn đúng cho mọi máy cơ đơn giản khác.

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.

III. Vận dụng

Ví dụ 1: Để đưa một vật có trọng lượng \(P=420\) N lên cao theo phương thẳng đứng bằng ròng rọc động, người công nhân phải kéo đầu dây đi một đoạn là 8 m. Bỏ qua ma sát.

a. Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên.

b. Tính công nâng vật.

Hướng dẫn:

a. Khi sử dụng ròng rọc động, người đó được lợi 2 lần về lực và thiệt 2 lần về đường đi.

Lực kéo vật lên là:

\(F=\dfrac{P}{2}=\dfrac{420}{2}=210\) (N)

Độ cao đưa vật lên là:

\(h=\dfrac{s}{2}=\dfrac{8}{2}=4\) (m)

b. Công nâng vật lên là:

\(A=F.s=P.h=1680\) (J)

Ví dụ 2: Một người dùng đòn bẩy để nâng một khối đá. Cho biết lực do khối đá đè lên đầu đòn bẩy là \(F_1=1000\) N, lực do tay tác dụng vào đòn bẩy để nâng được khối đá lên là \(F_2=200\) N. Để nâng khối đá lên 10 cm, nơi tay đè vào đòn bẩy phải di chuyển xuống một đoạn bao nhiêu và công do người thực hiện là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Khi sử dụng đòn bẩy, người này được lợi về lực 5 lần do đó sẽ thiệt về đường đi 5 lần.

Tay đè vào đòn bẩy phải di chuyển một đoạn là:

\(s=5h=5.10=50\) (cm) \(=0,5\) (m)

Công do người đó thực hiện là:

\(A=F_1.h=F_2.s=100\) (J)