Cách tính công có ích

Trên thực tế ở các loại máy cơ đơn giản luôn tồn tại ma sát vì vậy công mà ta thực hiện phải thắng được ma sát và nâng vật lên. Tùy theo các loại máy khác nhau mà cách tính công có ích sẽ khác nhau. Để hiểu rõ hơn về cách tính công có ích, mời các bạn cùng Toploigiai đến với phần nội dung dưới đây nhé!

1. Công là gì?

Công được định nghĩa là hành động được thực hiện trên một đối tượng, gây ra một lực làm dịch chuyển đối tượng đó. VD: Bạn đẩy một cái hộp dưới sàn làm nó "di chuyển", có nghĩa là bạn đang thực hiện công, nhưng nếu bạn bạn đẩy một bức tường và nó không hề di chuyển, mặc dù bạn cung cấp một lực đẩy rất lớn nhưng về mặc kĩ thuật thì công bằng 0.

Khi lực F không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:

A=F.s.cosα

Trong đó:

+ A: công (J)

+ s: quãng đường dịch chuyển (m)

+ F: độ lớn của lực tác dụng (N)

+ α: góc hợp bởi véctơ lực và véctơ chuyển dời

- Công cơ học là đại lượng vô hướng có thể âm, dương hoặc bằng 0 phụ thuộc vào góc hợp bởi phương của lực tác dụng và hướng chuyển dời của chuyển động.

+ A>0: lực sinh công dương (công phát động)

+ A<0: lực sinh công âm (công cản)

+ A=0: lực không sinh công

Ta có:

Công mà ta thực hiện là Công toàn phần.

Công nâng vật lên là Công có ích.

Công để thắng ma sát là Công hao phí.

⇒ Công toàn phần = Công có ích + Công hao phí

Từ công thức trên ta có thể suy ra cách tính công có ích đó là:

Công có ích = Công toàn phần - Công hao phí

>>> Tham khảo: Công thức tính công đúng trong trường hợp nào?

2. Cách tính công cho các loại máy cơ bản

a. Ròng rọc cố định

Đối với ròng rọc cố định, lực kéo F bỏ ra chính bằng lực P của vật, nên ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của vật.

Ta có:

F=P

Aích=P.S1

Atp=F.S2

Trong đó:

F: Lực kéo vật (N).

P: Trọng lượng của vật (N).

Aích: Công có ích (J).

Atp: Công toàn phần (J).

S1,S2: lần lượt là độ cao cần nâng vật và độ dài của dây kéo (m).

b. Ròng rọc động

Nếu sử dụng dòng dọc động, ta sẽ được lợi 2 lần về lực F kéo nhưng sẽ bị thiệt 2 lần về đường đi và ngoài ra sẽ không thể đổi chiều kéo vật.

Ta có:

F=P2

‍‍Aích=P.S1

Atp=F.S2

Trong đó:

F: Lực kéo vật (N).

P: Trọng lượng của vật (N).

Aích: Công có ích (J).

Atp: Công toàn phần (J).

S1,S2: lần lượt là độ cao cần nâng vật và độ dài của dây kéo (m).

c. Đòn bẩy

Khi dùng đòn bẩy để nâng vật nếu l1<l2 thì P>F hay nếu l1>l2 thì P<F (trong đó nếu l1,l2 lần lượt là khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của các lực P, F).

Vậy nên khi dùng đòn bẩy nếu lợi về lực sẽ thiệt về đường đi và ngược lại nếu lợi về đường đi sẽ thiệt về lực, tùy thuộc vào nhu cầu cần sử dụng.

Ta có:

P/F=l2/l1

Aích=P.h1

Atp=F.h2

Trong đó:

F: Lực kéo vật (N).

P: Trọng lượng của vật (N).

Aích: Công có ích (J).

AtpL Công toàn phần (J).

l1,l2 lần lượt là khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của các lực P, FP, F

h1,h2: lần lượt là độ cao cần nâng vật và độ cao của điểm tác động lực (m).

d. Mặt phẳng nghiêng

Khi sử dụng mặt phẳng nghiêng có thể kéo hoặc đẩy vật lên với lực nhỏ hơn so với trọng lượng của vật nên theo định luật về công sẽ thiệt hơn về đường đi, với mặt phẳng nghiêng càng ít thì lực cần để kéo vật trên mặt phẳng đó càng nhỏ.

Ta có:

P/F=l/h 

Aích=P.h

Atp=F.l=P.h+Fms.l

Trong đó:

F: Lực kéo vật (N).

P: Trọng lượng của vật (N).

Fms: Lực ma sát (N).

Aích: Công có ích (J).

Atp: Công toàn phần (J).

l: Chiều dài mặt phẳng nghiêng (m).

h: Độ cao mặt phẳng nghiêng (m).

Cách phân biệt các loại công: Công A cũng là công có ích được dùng vào việc có ích (nâng vật, kéo vật, ném vật,...) Công hao phí là công phải dùng vào việc vo ích (thắng lực ma sát, lực cản,...) Công toàn phần là công mà người hoạc máy sinh ra bằng tổng công có ích và công hao phí.

------------------------------

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn tìm hiểu về cách tính công có ích. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.