Lý Thuyết Định Luật Về Công Và Bài Tập Chi Tiết

Công là một đại lượng quan trọng dùng để đánh giá hiệu quả tác dụng của lực lên vật. Dựa trên khái niệm này, định luật về công được xây dựng nhằm giải thích nguyên lý hoạt động của các máy cơ đơn giản như ròng rọc, đòn bẩy hay mặt phẳng nghiêng. Bài viết dưới đây Trung tâm gia sư The TutorX sẽ giúp bạn hiểu rõ đầy đủ lý thuyết định luật về công kèm ví dụ và bài tập minh họa dễ hiểu.

Công cơ học là gì?

Công cơ học là đại lượng vật lý biểu thị tác dụng của lực khi lực đó làm cho vật dịch chuyển theo phương của lực. Nói cách khác, công cho biết lực đã “làm việc” nhiều hay ít trong quá trình làm vật chuyển động.

Một lực được gọi là sinh công khi thỏa mãn đồng thời hai điều kiện:

• Có lực tác dụng lên vật
• Vật có sự dịch chuyển theo phương của lực

Nếu lực tác dụng nhưng vật không dịch chuyển thì lực đó không sinh công cơ học.

Ví dụ minh họa:

• Kéo một thùng hàng trượt trên sàn nhà: lực kéo sinh công.
• Đẩy một bức tường nhưng tường đứng yên: lực không sinh công.

Như vậy, công cơ học không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào quãng đường dịch chuyển của vật.

Nội dung định luật về công

Định luật về công phát biểu:

"Trong các máy cơ đơn giản, nếu bỏ qua ma sát, công dùng để nâng vật luôn bằng công thu được."

Điều này có nghĩa là:

• Máy cơ đơn giản không làm lợi về công
• Công đưa vào bằng công nhận được

Định luật về công cho thấy các máy cơ đơn giản chỉ giúp con người thay đổi độ lớn của lực hoặc hướng tác dụng của lực, chứ không tạo ra thêm công. Nếu muốn dùng lực nhỏ hơn thì phải tác dụng lực trên quãng đường dài hơn, và ngược lại.

>>> Xem thêm: Trung tâm gia sư uy tín dạy kèm giỏi

Công trong các máy cơ đơn giản

Trong thực tế, con người thường sử dụng các máy cơ đơn giản để nâng vật nặng hoặc thực hiện công việc dễ dàng hơn. Tuy nhiên, tất cả các máy này đều tuân theo định luật về công.

Mặt phẳng nghiêng

Mặt phẳng nghiêng giúp giảm lực cần thiết để đưa vật lên cao. Khi dùng mặt phẳng nghiêng:

• Lực tác dụng nhỏ hơn so với nâng thẳng đứng
• Quãng đường di chuyển dài hơn
• Tổng công không đổi (nếu bỏ qua ma sát)

Ròng rọc

• Ròng rọc cố định: chỉ đổi hướng lực, không làm lợi về lực
• Ròng rọc động: giúp giảm lực kéo, nhưng phải kéo dây dài hơn

Dù sử dụng loại ròng rọc nào thì công thực hiện vẫn tuân theo định luật về công.

Đòn bẩy

Đòn bẩy cho phép dùng lực nhỏ để nâng vật nặng bằng cách tác dụng lực ở khoảng cách lớn hơn tới điểm tựa. Điều này thể hiện rõ nguyên lý: lợi về lực thì thiệt về đường đi.

Công thức của định luật về công

Công cơ học được xác định theo công thức:

A=F⋅s

Trong đó:

• A là công (đơn vị Jun – J)
• F là lực tác dụng (Newton – N)
• s là quãng đường vật dịch chuyển theo phương của lực (m)

Theo định luật về công, trong trường hợp lý tưởng:

A_duavao= A_thuduoc

Hay có thể viết:

F₁. s₁ = F₂.s₂

Công thức này được sử dụng phổ biến để giải các bài toán về máy cơ đơn giản trong chương trình Vật lý.

>>> Xem thêm: Nhiệt năng ký hiệu là gì?

Bài tập định luật về công kèm lời giải chi tiết

Bài tập 1

Một người dùng lực 200 N để kéo một vật đi quãng đường 3 m theo phương của lực.
Tính công của lực kéo.

Lời giải:
Áp dụng công thức:

A=F⋅s=200⋅3=600 J

Đáp án: Công của lực kéo là 600 J.

Bài tập 2

Dùng ròng rọc động để nâng vật, người kéo dây với lực 150 N trên quãng đường 4 m.
Tính công sinh ra.

Lời giải:

A=150⋅4=600 J

Đáp án: Công sinh ra là 600 J.

Bài tập 3

Một vật được nâng thẳng đứng lên cao 0,8 m bằng lực 500 N.
Tính công của lực nâng.

Lời giải:A=500⋅0,8=400 J

Đáp án: Công của lực nâng là 400 J.

Định luật về công giúp chúng ta hiểu rõ bản chất hoạt động của các máy cơ đơn giản và mối quan hệ giữa lực, quãng đường và công cơ học. Việc nắm chắc lý thuyết và luyện tập bài tập về định luật này sẽ giúp học sinh học tốt hơn phần cơ học trong chương trình Vật lý.

Xem thêm: Dịch vụ gia sư lý lớp 9 tại nhà