Công cơ học là gì?

Đáp án chi tiết, giải thích dễ hiểu nhất cho câu hỏi: “Công cơ học là gì?” cùng với kiến thức tham khảo do Top lời giải biên soạn là tài liệu cực hay và bổ ích giúp các bạn học sinh ôn tập và tích luỹ thêm kiến thức bộ môn Vật lí 10

Trả lời câu hỏi: Công cơ học là gì? 

- Công cơ học là công của lực (khi một vật tác dụng lực và lực này sinh công thì ta có thể nói công đó là công của vật).

- Công cơ học thường được gọi tắt là công.Khái niệm công cơ học trong vật lí được định nghĩa thông qua biểu thức toán học trong đó công cơ học là đại lượng vô hướng được xác định bằng tích của lực nhân với độ dời của vật.

- Khái niệm công được đề ra đầu tiên vào năm 1826 bởi nhà toán học người Pháp Gaspard-Gustave Coriolis.     

A = F × s × cosα

- Ví dụ: Một đầu tàu hỏa kéo các toa tàu chuyển động, ta nói lực kéo của đầu tàu thực hiện công cơ học, hay đầu tàu thực hiện công cơ học.

Nội dung câu hỏi này nằm trong phần kiến thức về công cơ học và các biểu thức liên quan đến công, hãy cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết.

Kiến thức mở rộng về công cơ học và các biểu thức liên quan đến công.

1. Biểu thức công cơ học:

* Tính toán công như là “lực nhân đoạn thẳng đi được” chỉ có thể thực hiện trong những trường hợp đơn giản mô tả ở trên. Nếu lực biến thiên, nếu vật chuyển động theo một đường cong, có thể là quay, thì chỉ có phần quỹ đạo của điểm tác dụng lực mới tạo nên công, và chỉ có thành phần của lực song song với phương vận tốc của điểm đó của lực mới gây nên công (công dương khi cùng hướng với vận tốc, âm khi ngược hướng). Thành phần này của lực có thể mô tả như một đại lượng vô hướng gọi là thành phần lực tiếp tuyến, với là góc giữa vectơ lực và vận tốc). Và sau đây là định nghĩa chung của công:

- Công của lực là tích phân đường của thành phần lực tiếp tuyến theo quỹ đạo của điểm tác dụng lực.

A = F × s × cosα

- Trong đó

+ A: công cơ học gọi tắt là công (J)

+ s: quãng đường dịch chuyển (m)

+ F: độ to của lực tác dụng (N)

+ α :là góc hợp bởi véc tơ lực và véc tơ 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 hoạt động

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

+ A < 0: lực sinh công âm

+ A = 0: lực không sinh công

* Biểu thức công được nhà toán học người Pháp Gaspard-Gustave đưa ra năm 1826. Trong hệ đơn vị SI công có đơn vị là Jun (J) là đơn vị chung của những dạng năng lượng, từ biểu thức (1) => 1J=1N.1m => 1J là năng lượng sinh ra khi một lực có độ to 1N làm vật dịch chuyển được quãng đường 1m theo phương của lực tác dụng.

2. Đơn vị của công cơ học:

- Đơn vị SI của công là joule (J), được định nghĩa là công thực hiện bởi một newton làm dịch chuyển một đoạn có chiều dài một mét. Đơn vị tương đương là newton-mét (N.m) cũng được sử dụng thỉnh thoảng, nhưng điều này có thể gây nhầm lẫn với đơn vị newton-mét dùng cho Mô men.

- Các đơn vị không phải SI của công bao gồm erg, foot-pound, foot-poundal, và litre-atmosphere. Những đơn vị khác là mã lực, therm, BTU và Ca-lo. Điều quan trọng phải nhớ là nhiệt lượng và công có cùng đơn vị đo.

- Nhiệt lượng không được xem xét như là một dạng công, vì năng lượng được truyền cho sự rung của các phân tử chứ không phải là sự dịch chuyển vĩ mô. Tuy nhiên, nhiệt lượng có thể gây ra công bởi sự giãn nở khí trong một xi-lanh như là trong động cơ của xe hơi.

3. Hệ quy chiếu của công cơ học

- Công thực hiện bởi lực tác động vào một vật phụ thuộc vào cách chọn hệ quy chiếu bởi vì độ dời và vận tốc là phụ thuộc vào hệ quy chiếu mà trong đó chúng ta khảo sát.

- Độ biến thiên động năng cũng phụ thuộc vào cách chọn hệ quy chiếu bởi vì động năng là một hàm theo vận tốc. Tuy nhiên, bỏ qua cách chọn hệ quy chiếu, định luật công-động năng vẫn đúng và công thực hiện vẫn bằng độ biến thiên động năng.

4. Công cơ học phụ thuộc vào yếu tố nào?

- Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố: Lực tác dụng vào vật và quãng đường vật dịch chuyển

- Chú ý: Trong các trường hợp có công có học, ta cần tìm ra lực nào đã thực hiện công đó.

- Ví dụ: Trong trường hợp đầu tàu hỏa đang kéo các toa chuyển động thì lực thực hiện công là lực kéo của đầu tàu hỏa, hoặc trong trường hợp quả táo rơi từ trên cây xuống thì lực thực hiện công là trọng lực.

5. Ý nghĩa vật lí của các giá trị công:

- Công âm (công cản) một số lực tác dụng vào vật không làm vật sinh công mà còn tiêu hao năng lượng trong hệ qui chiếu ta chọn. Ví dụ lực ma sát sẽ cản trở chuyển động tiến về phía trước của vật, lực này sinh công âm tức là sẽ tiêu hao năng lượng biểu hiện của nó là làm cho hệ chuyển động nóng lên tỏa nhiệt ra ngoài môi trường, phần năng lượng nhiệt năng này trong hệ chuyển động làm giảm năng lượng của hệ chuyển động khiến vật dừng lại nên gọi là phần năng lượng lãng phí.

- Công dương: lực tác dụng vào hệ sinh công làm vật chuyển động theo hệ qui chiếu ta chọn.

- Công bằng 0: lực tác dụng vào hệ không sinh công, hoặc công sinh ra nhưng không có tác dụng làm vật chuyển động trong hệ quy chiếu ta chọn.