Bài 3. Công và công suất

1. CÔNG

Trong tự nhiên, khi các vật tương tác với nhau, năng lượng có thể được truyền từ vật này sang vật khác. Có hai hình thức truyền năng lượng cơ bản, đó là truyền nhiệt và thực hiện công.

Ta đã tìm hiểu sự truyền nhiệt trong chương trình Khoa học tự nhiên lớp 8. Trong bài này, ta chỉ xét hình thức truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.

Lập biểu thức tính công

Hình 3.1 mô tả một người tác dụng một lực F theo phương nằm ngang để làm một kiện hàng dịch chuyển trên mặt sàn bằng phẳng. Sau khi dịch chuyển một quãng đường s trên sàn, kiện hàng có tốc độ v, nghĩa là nó có một động năng nhất định. Động năng này có nguồn gốc từ đâu?

Khi một lực tác dụng lên vật làm vật dịch chuyển một quãng đường theo hướng của lực, người ta nói lực đã thực hiện một công cơ học.

Công cơ học thường được gọi tắt là công.

Công là số đo phần năng lượng mà vật nhận vào hoặc mất đi do tương tác với vật khác. Trong ví dụ trên, kiện hàng nhận công nên nó có động năng.

Công A được xác định bởi biểu thức:

A = Fs

Trong đó F (N) là độ lớn của lực, s (m) là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực.

Trong hệ SI, đơn vị do công là jun (J).

Đối với các giá trị công lớn, người ta còn dùng đơn vị: kilôjun (kJ), megajun (MJ),...

1 kJ = 1000 J; 1 MJ = 1 000 000 J.

Ngoài hệ SI, công còn được đo bằng đơn vị calo (cal), BTU (British Thermal Unit), ...

1 cal = 4,186 J

1 BTU = 1 055 J

2. CÔNG SUẤT

Tìm hiểu công suất

Trong một trang trại, nếu dùng máy cày A để cày 2 mẫu đất thì mất 30 phút, nếu dùng máy cày B để cày 1 mẫu đất thì mất 10 phút.

Máy cày nào hoàn thành công việc nhanh hơn?

Để biết máy cày nào hoàn thành công việc nhanh hơn, người ta so sánh tốc độ thực hiện công, hay công thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công được gọi là công suất.

Công suất được xác định bởi công thực hiện trong một đơn vị thời gian,

\(P=\dfrac{A}{t}\)

Trong đó P là công suất, A (J) là công thực hiện, t (s) là thời gian thực hiện công.

Công suất càng lớn thì tốc độ thực hiện công càng nhanh.

Trong hệ SI, đơn vị đo công suất là oát (W).

Trong trường hợp công suất lớn, người ta còn dùng đơn vị: kilôoát (kW), mêgaoát (MW).

1 kW = 1 000 W;

1 MW = 1 000 kW = 1 000 000 W.

Ngoài hệ SI, công suất còn được đo bằng các đơn vị thông dụng khác như:

• Đơn vị mã lực Anh, kí hiệu là HP (Horse Power): 1 HP = 746 W.
• Đơn vị mã lực Pháp, kí hiệu là CV (Cheval Vapeur): 1 CV = 736 W.
• Đơn vị BTU/h: 1 BTU/h = 0,293 W.