Một khối gỗ có trọng lượng là P = 50 N được đẩy trượt đều lên trên một mặt phẳng nghiêng nhẵn với góc nghiêng 25⁰ so với phương ngang. Biết khối gỗ di chuyển được một đoạn 1 m trên mặt phẳng nghiêng. Tìm công mà người đẩy thực hiện trên khối gỗ nếu lực tác dụng:

a. Song song với mặt phẳng nghiêng

b. Song song với mặt phẳng ngang

* Lời giải:

a. Phân tích lực

 

Do khối gỗ chuyển động đều nên F = P.sin 250

Công mà người thực hiện là:

$A_{\overrightarrow{F}}=P.\sin 25°.d=50.\sin 25°.1=21,13J$

b. Xét phương song song với mặt phẳng nghiêng, ta có:

 

 

$P.\sin 25°=F.\cos 25°\Rightarrow F=P.\tan 25°$

Công mà người thực hiện là:

 

$A_{\overrightarrow{F}}=P.tan25°.d=50.tan25°.1=23,32J$

* Phương pháp giải:

a) Phân tích lực và tính công khi F song song với mặt phẳng nghiêng:

Phân tích lực: Vẽ giản đồ lực cho vật trên mặt phẳng nghiêng, bao gồm trọng lực P, phản lực vuông góc N và lực kéo F.

Áp dụng điều kiện cân bằng/chuyển động đều: Vì khối gỗ chuyển động đều, tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0. Chiếu các lực lên trục song song với mặt phẳng nghiêng (trục x) để tìm mối quan hệ giữa F và Psinα.

Tính công: Áp dụng công thức tính công A=F⋅d⋅cosθ, trong đó θ là góc giữa lực và phương dịch chuyển. Nếu F song song với mặt phẳng nghiêng và vật chuyển động cùng chiều với F, cosθ=1.

b) Phân tích lực và tính công khi F có phương ngang:

Phân tích lực: Tương tự, vẽ giản đồ lực. Phân tích trọng lực P và lực kéo F thành các thành phần theo trục song song và vuông góc với mặt phẳng nghiêng.

Áp dụng điều kiện cân bằng/chuyển động đều: Chiếu các lực lên trục song song và vuông góc với mặt phẳng nghiêng để tìm mối quan hệ giữa F và P.

Tính công: Tính công do lực F thực hiện theo công thức A=F⋅d⋅cosθ, với θ là góc giữa lực F (phương ngang) và phương dịch chuyển (song song mặt phẳng nghiêng).

* Lý thuyết nắm thêm:

1. NĂNG LƯỢNG

a. Khái niệm năng lượng

Tất cả mọi quá trình như: xe chuyển động trên đường, thuyền chuyển động trên nước, bánh được nướng trong lò, đèn chiếu sáng, sự phát triển của động vật và thực vật, sự tư duy của con người đều cần đến năng lượng.

 

b. Tính chất của năng lượng

Năng lượng của một hệ bất kì luôn có một số tính chất sau:

- Năng lượng là một đại lượng vô hướng.

- Năng lượng có thể tồn tại ở những dạng khác nhau.

- Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác, hoặc chuyển hóa qua lại giữa các dạng khác nhau và giữa các hệ, các thành phần của hệ.

- Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là jun (J)

- Một đơn vị thông dụng khác của năng lượng là calo. Một calo là lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ 1g nước lên thêm 1oC

1 cal = 4,184 J

2. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG

a. Quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Như vậy, năng lượng luôn được bảo toàn.

 

 

Năng lượng chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác

Năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác

b. Minh họa sự chuyển hóa năng lượng và định luật bảo toàn năng lượng

Năng lượng được truyền và chuyển hóa từ vật này sang vật khác, dạng này sang dạng khác.

3. CÔNG CỦA MỘT LỰC KHÔNG ĐỔI

a. Biểu thức tính công và đơn vị của công

- Về mặt toán học, công của một lực được đo bằng tích của ba đại lượng: độ lớn lực tác dụng F, độ lớn độ dịch chuyển d và cosin góc hợp bởi vecto lực tác dụng và vecto độ dịch chuyển theo biểu thức:

$A=F.d.\cos \theta$

- Đơn vị của công chính là đơn vị của năng lượng 1J = 1N.1m

b. Các đặc điểm của công

- Công là một đại lượng vô hướng

- Khi $0^o\le \theta <{90}^o$: công của lực có giá trị dương và được gọi là công phát động

- Khi ${90}^o<\theta \le {180}^o$: công của lực có giá trị âm và được gọi là công cản

- Khi $\theta ={90}^o$: khi lực tác dụng vuông góc với độ dịch chuyển thì công bằng 0

Quá trình nâng tạ, vận động viên thực hiện công

Quá trình giữ ta, vận động viên không thực hiện công

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết:

Lý thuyết Năng lượng và công – Vật lí 10 Chân trời sáng tạo

TOP 15 câu Trắc nghiệm Năng lượng và công có đáp án - Vật lí lớp 10 Cánh diều