Lý thuyết ,công thức tính công suất và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất

Công suất

LÍ THUYẾT

1. Công suất

- Để biết người nào hay máy nào làm việc khỏe hơn (thực hiện công nhanh hơn), người ta so sánh công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

- Công thực hiện được trong một đơn vị thời gian gọi là công suất.

2. Công thức tính công suất

Công thức:

Trong đó:

A là công thực hiện được

t là thời gian thực hiện công

3. Đơn vị công suất

Nếu công A được tính bằng 1J, thời gian t được tính là 1s thì công suất được tính là:

Đơn vị công suất J/s được gọi là oát (kí hiệu là W)

1 W = 1 J/s

1 kW (kilôoát) = 1000 W

1 MW (mêgaoát) = 1000 kW = 1000000 W

Chú ý: Đơn vị công suất ngoài oát (W) còn có mã lực (sức ngựa)

Mã lực Pháp (kí hiệu là CV): 1 CV ≈ 736 W

Mã lực Anh (kí hiệu là HP): 1 HP ≈ 746 W

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Tính công suất

Tính công suất khi biết lực tác dụng F và vận tốc chuyển động v:

P = F.v

Chú ý:

Đơn vị của lực tác dụng F là N

Đơn vị của vận tốc v là m/s

Đơn vị của công suất là W

2. Tính hiệu suất

Áp dụng công thức

Trong đó:

A_ci là công có ích.

A_tp là công toàn phần.

Khởi động trang 96 Vật Lí 10: Để đánh giá việc thực hiện công của người hay thiết bị sinh công, người ta không chỉ quan tâm đến độ lớn của công thực hiện được mà còn quan tâm đến việc công này được thực hiện nhanh hay chậm.

Theo em, làm thế nào để xác định được sự nhanh chậm của việc thực hiện công?

Lời giải:

Để xác định được sự nhanh chậm của việc thực hiện công ta cần tìm tốc độ sinh công, tức là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

I. Khái niệm công suất

Hoạt động trang 96 Vật Lí 10: Hai anh công nhân dùng ròng rọc để kéo xô vữa lên các tầng cao của một công trình xây dựng. Dựa vào bảng số liệu dưới đây, hãy xác định xem ai là người thực hiện công nhanh hơn. Lấy g = 10 m/s².

Lời giải:

Công do người công nhân 1 thực hiện: A₁ = P₁.h₁ = m₁.g.h₁ = 20.10.10 = 2000 J

Công do người công nhân 2 thực hiện: A₂ = P₂.h₂ = m₂.g.h₂ = 21.10.11 = 2310 J

Để xác định xem ai là người thực hiện công nhanh hơn, ta so sánh công do hai người thực hiện được trong 1 giây.

Công do người công nhân 1 thực hiện trong 1 s: $\frac{2000}{10}=200J/s$

Công do người công nhân 2 thực hiện trong 1 s: $\frac{2310}{20}=115,5J/s$ < 200 J/s.

Như vậy trong cùng 1 giây, người công nhân 1 thực hiện được công lớn hơn. Do đó, người công nhân 1 thực hiện công nhanh hơn.

II. Công thức tính công suất

Câu hỏi trang 96 Vật Lí 10: Coi công suất trung bình của trái tim là 3 W.

a) Trong một ngày – đêm trung bình trái tim thực hiện một công là bao nhiêu?

b) Nếu một người sống 70 tuổi thì công của trái tim thực hiện là bao nhiêu? Một ô tô tải muốn thực hiện được công này phải thực hiện trong thời gian bao lâu? Coi công suất của xe ô tô tải là 3.10⁵ W.

Lời giải:

a) Đổi 1 ngày đêm = 24 h = 86400 s

Trong một ngày – đêm trung bình trái tim thực hiện một công:

$A_1={\text{P}}_1.t_1=3.86400=259200J$

b) 1 năm có 365 ngày, vậy 70 năm = 25550 ngày.

- Một người sống 70 tuổi thì công của trái tim thực hiện:

$A_2={\text{P}}_1.t_2=\mathrm{3.25550.86400}=6622560000J$

- Một ô tô tải muốn thực hiện được công này phải thực hiện trong thời gian:

$t_3=\frac{A_2}{{\text{P}}_2}=\frac{6622560000}{{3.10}^5}\text{=}22075,2s=6,132h$

III. Liên hệ giữa công suất với lực và vận tốc

Câu hỏi 1 trang 97 Vật Lí 10: Hãy giải thích tác dụng của líp nhiều tầng trong xe đạp thể thao (Hình 24.1).

Lời giải:

Líp nhiều tầng có tác dụng tạo lực đẩy, giúp xe di chuyển dễ dàng. Nhờ có líp mà ta không cần phải dùng đến bàn đạp nhiều mà bánh xe vẫn chuyển động về phía trước theo quán tính. Các tầng của líp xe có tác dụng để chuyển xích phù hợp với độ dốc của con đường (đường bằng phẳng, đường dốc, đường đèo...) để tạo ra các tốc độ di chuyển khác nhau.

Câu hỏi 2 trang 97 Vật Lí 10: Hình 24.2 mô tả hộp số xe máy. Hãy giải thích tại sao khi đi xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có ma sát lớn ta thường đi ở số nhỏ.

Lời giải:

Khi đi xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có ma sát lớn thường đi số nhỏ để thay đổi tốc độ của xe tức là thay đổi lực phát động (vì công suất của xe coi như không đổi), khiến xe di chuyển dễ dàng hơn và không bị dừng lại đột ngột khi ma sát quá lớn.

Câu hỏi 3 trang 97 Vật Lí 10: Động cơ của một thang máy tác dụng lực kéo 20000 N để thang máy chuyển động thẳng lên trên trong 10 s và quãng đường đi được tương ứng là 18 m. Công suất trung bình của động cơ là

A. 36 kW.

B. 3,6 kW.

C. 11 kW.

D. 1,1 kW.

Lời giải:

Công suất trung bình của động cơ:

$\text{P}=\frac{A}{t}\text{=}\frac{F.s}{t}\text{=}\frac{20000.18}{10}\text{=}36000W=36kW$

Chọn A

Câu hỏi 4 trang 97 Vật Lí 10: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang hoạt động với công suất 5 kW và chuyển động thẳng đều với vận tốc 54 km/h thì lên dốc. Hỏi động cơ ô tô phải hoạt động với công suất bằng bao nhiêu để có thể lên dốc với tốc độ như cũ? Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường không đổi, dốc nghiêng góc 2,3^o so với mặt đường nằm ngang và g = 10 m/s².

Lời giải:

Đổi 1 tấn = 1000 kg; 5 kW = 5000 W; 54 km/h = 15 m/s

- Khi xe ô tô chuyển động thẳng đều: $F_{ms}\text{'}=F_k\text{'}=\frac{\text{P\hspace{0.17em}'}}{v}=\frac{5000}{15}=\frac{1000}{3}N$

- Hệ số ma sát là: $\mu =\frac{F_{ms}\text{'}}{m.g}=\frac{\frac{1000}{3}}{1000.10}=\frac{1}{30}$

- Khi ô tô chuyển động lên dốc, các lực tác dụng lên ô tô được biểu diễn như sau:

- Lực kéo ô tô khi lên dốc có giá trị là:

$F_k=F_{ms}+P_1=\mu .m.g.\cos \alpha +m.g.\sin \alpha$

$=\frac{1}{30}\mathrm{.1000.10.}\cos 2,3+\mathrm{1000.10.}\sin 2,3=734,38N$

- Để có thể lên dốc với tốc độ như cũ, ô tô phải hoạt động với công suất là:

$\text{P}=F_k.v=734,38.15=11015,7W$

Xem thêm các bài Lý thuyết và Bài tập Vật Lí lớp 8 khác:

• Lý thuyết Vật Lí 8 Bài 16: Cơ năng (hay, chi tiết)
• Trắc nghiệm Vật lí 8 Bài 16 (có đáp án): Cơ năng