Tính công và cong suất trung bình trong thời gian năm 2024

Khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng sinh công cơ học như: lò nung, nhà máy điện, đài phát sóng,…là công suất tỏa nhiệt, công suất phát điện, …

4. Mối liên hệ giữa công suất, vận tốc và lực

Mối liên hệ này được thể hiện qua công thức sau:

Công thức trên cho thấy nếu công suất máy không đổi và ta thay đổi vận tốc ta có thể thay đổi được lực tác động ra ngoài. Nếu ta tăng vận tốc của một chiếc xe thì lực tác động của xe lên mặt đường sẽ giảm và ngược lại. Vì lý do trên mà người ta còn gọi công thức này là công thức hộp số.

Bộ truyền động nhiều bánh răng có thể thay đổi vận tốc chuyển động nhưng không thể thay đổi công suất giữa đầu vào và đầu ra (Hình 24.8).

Hình 24.7. Các thiết bị tiêu thụ điện

Hình 24.8

Bài tập ví dụ 1. Vật có khối lượng m= 10 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh một mặt dốc cao 20m. Khi tới chân đó thì vật có vận tốc 15 m/s. Tính công của lực ma sát (g = 10 m/s2). ĐS: - 875 (J)

Một vật có khối lượng m= 2 (kg ) bắt đầu chuyển động trên mặt nhẵn nằm ngang từ trạng thái nghỉ dưới tác dụng của một lực theo phương ngang có cường độ F = 5 ( N )

1/ Tính công do lực F thực hiện sau 2 giây?

2/ Tính công suất trung bình trong khoảng thời gian trên?

3/ Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối t = 2 ( s )?

Giải:

Ta chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật :

1. Trong thời gian 2 giây :

+ Gia tốc của vật : a =

\= 2,5 m/s2

+ Độ dời của vật : s =

at2 = 5 m

Ÿ Công do lực F

A = F.s = 5.5 = 25 (J)

2. Công suất trung bình :

\= 12,5 W

3. Vận tốc tức thời : v = at = 5 m/s

Công suất trung bình : P = F.v = 25 W.

Bài tập ví dụ 2. Một vật có khối lượng 0,3 kg nằm yên trên mặt phẳng nằm ngang không có ma sát. Tác dụng lên vật lực kéo 10 N hợp với phương ngang một góca \= 300

1. Tính công do lực thực hiện sau thời gian 5 giây?

2. Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối?

Tóm tắt:

m = 0,3 kg

F = 10 N

a \= 300

1. A ? ( t = 5s)

2. P ?

Giải:

Câu a)

Gia tốc của vật: Theo định luật II Newton : a =

\= 28,86 m/s2

Quãng đường vật đi được trong thời gian 5 giây là : s =

at2 = 360,75

Công mà lực thực hiện trong khoảng thời gian 5 giây:

A = F.s.cosa \= 10. 360,75.cos300 = 3125 J

Câu b)

Vận tốc tốc tức thời tại thời điểm cuối :

v = at = 28,86.5 = 144,3 m/s

Công suất tức thời tại điểm cuối :

P = F.v.cosa \= 10. 144,3. cos300 = 1250 W

Bài tập ví dụ 3. Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao 10m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản không khí. Hỏi sau thời gian 1,2 s trọng lực đã thực hiện được một công bằng bao nhiêu ? Công suất trung bình của trọng lực trong thời gian 1,2 s và công suất tức thời tại thời điểm 1,2 s khác nhau ra sao?

Giải:

Quãng đường vật rơi tự do :

h =

gt2 = 9,8(1,2)2 = 7,1 (m)

Công của trọng lực là :

A = P.h = mgh = 2.9,8.7,1 = 139,16 (J)

Công suất tức thời của trọng lực :

Pcs = P.v = mg.gt = 230,5 W

Công suất trung bình của trọng lực :

\=\= mg.\= 2.9,8.\= 115,25 W

Bài tập ví dụ 4. Một máy bơm nước mỗi giây có thể bơm được 15 lít nước lên bể nước ở độ cao 10 m. Nếu coi mọi tổn hao là không đáng kể, hãy tính công suất của máy bơm. Trong thực tế hiệu suất của máy bơm chỉ là 0,7. Hỏi sau nửa giờ, máy bơm đã thực hiện một công bằng bao nhiêu?