Giải bài tập SBT Vật lý 8 Bài 13: Công cơ học

Một nhóm học sinh đẩy một xe chở đất đi từ A đến B trên một đoạn đường bằng phẳng nằm ngang. Tới B đổ hết đất trên xe xuống rồi lại đẩy xe không đi theo đường cũ về A. So sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về.

A. Công ở lượt đi bằng công ở lượt về vì đoạn đường đi được như nhau

B. Công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về

C. Công ở lượt về lớn hơn vì xe không thì đi nhanh hơn.

D. Công ở lượt đi nhỏ hơn vì kéo xe nặng thì đi chậm hơn.

Phương pháp giải

Để so sánh công sinh ra ở lượt đi và lượt về, ta cần nắm được: lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về xe không có đất

Hướng dẫn giải

Khi lượt đi xe chở đất nên công ở lượt đi lớn hơn vì lực kéo ở lượt đi lớn hơn lực kéo ở lượt về xe không có đất.

Chọn B

Một hòn bi sắt lăn trên mặt bàn nhẵn nằm ngang. Nếu coi như không có ma sát và sức cản của không khí thì có công nào được thực hiện không?

Phương pháp giải

Để xác định công thực hiện khi hòn bi sắt lăn trên mặt bàn nhẵn nằm ngang ta cần ghi nhớ: 

- Tác dụng vào hòn bi lúc này có 2 lực: lực hút của Trái Đất và phản lực của mặt bàn

- Hai lực này cân bằng nhau và đều vuông góc với phương chuyển động.

Hướng dẫn giải

Không. Vì theo phương chuyển động của hòn bi không có lực nào tác dụng. Tác dụng vào hòn bi lúc này có 2 lực: lực hút của Trái Đất và phản lực của mặt bàn. Hai lực này cân bằng nhau và đều vuông góc với phương chuyển động.

Người ta dùng một cần cẩu để nâng một thùng hàng khối lượng 2500kg lên độ cao 12m. Tính công thực hiện được trong trường hợp này.

Phương pháp giải

- Tính trọng lượng; P=10m

- Tính công cơ học khi lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực: A = F.s

Hướng dẫn giải

Trọng lượng của thùng hàng: P = 10m = 10.2500 = 25000N

Công thực hiện được trong trường hợp này là:

A = F.s = P.h = 25 000.12 = 300 000 (J)

Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo là 600N. Trong 5 phút công thực hiện được là 360kJ. Tính vận tốc của xe.

Phương pháp giải

- Vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực: A = F.s, suy ra s

- Tính vận tốc: \(v=\dfrac{s}{t}\)

Hướng dẫn giải

Ta có: A = F.s suy ra quãng đường xe đi được là: \(s = \dfrac{A}{F} = \dfrac{{360000}}{{600}} = 600m\)

Vận tốc chuyển động của xe là: \(v = \dfrac{s}{t} = \dfrac{{600}}{{300}} = 2m/s\)

Hơi nước có áp suất không đổi là p = 6.10⁵ N/m² được dẫn qua van vào trong xilanh và đẩy pit-tông chuyển động từ vị trí AB đến vị trí A’B’ (H.13.1). Thể tích của xilanh nằm giữa hai vị trí AB và A’B’ của pít – tông là V = 15dm³. Chứng minh rằng công của hơi nước sinh ra bằng thể tích của p và V. Tính công đó ra J.

Phương pháp giải

- Lực hơi nước tác dụng lên pit-tông: F = p.S

- Thể tích của xi –lanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pittông là: V = S.h

Công của hơi sinh ra là: \(\Rightarrow A=p.S.{\dfrac{V}{S}}=p.V\)

Hướng dẫn giải

Ta có: V = 15 dm³ = 0,015 m³

Lực hơi nước tác dụng lên pit-tông là F = p.S

(trong đó S là diện tích bề mặt của pit – tông).

Gọi h là quãng đường dịch chuyển của pit – tông thì thể tích của xi –lanh giữa hai vị trí AB và A’B’ của pittông là: V = S.h

Công của hơi sinh ra là:

\(h=\dfrac{V}{S}\) \(\Rightarrow A=p.S.{\dfrac{V}{S}}=p.V\)

Vậy A = p.V = 6.10⁵.0,015 = 9000 J.

Trường hợp nào dưới đây có công cơ học?

A. Một quả bưởi rơi từ cành cây xuống

B. Một lực sĩ cử tạ đang đứng yên ở tư thế đỡ quả tạ

C. Một vật sau khi trượt xuống hết một mặt phẳng nghiêng, trượt đều trên mặt bàn nhẵn nàm ngang coi như không có ma sát

D. Hành khách đang ra sức đẩy một xe khách bị chết máy, nhưng xe vẫn không chuyển động được

Chọn A

Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Jun là công của một lực làm vật chuyển dịch được 1m.

B. Jun là công của lực làm dịch chuyển một vật có khối lượng là 1kg một đoạn đường 1m.

C. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển một vật một đoạn 1m.

D. Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m theo phương của lực.

Phương pháp giải

Vận dụng lí thuyết đơn vị của công: A = F.s : Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m theo phương của lực

Hướng dẫn giải

Chọn D

Công được tính bằng công thức: A = F.s khi lực F = 1N và s = 1m thì A = 1N.1m = 1Nm = 1J nên Jun là công của lực 1N làm dịch chuyển vật một đoạn 1m theo phương của lực.

Một vật trọng lượng 2N trượt trên mặt bàn nằm ngang được 0,5m. Công của trọng lực là

A. 1J

B. 0J

C. 2J

D. 0,5J

Phương pháp giải

Để xác định giá trị công của trọng lực, ta cần nhớ: trọng lực có phương vuông góc với phương nằm ngang nên công của trọng lực bằng 0J

Hướng dẫn giải

Chọn B. Vì trọng lực có phương vuông góc với phương nằm ngang nên công của trọng lực bằng 0J.

Tính công của lực nâng một búa máy có khối lượng là 20 tấn lên cao 120cm.

Phương pháp giải

- Lực nâng của một búa máy bằng trọng lượng của vật: F = P = 10.m

- Công của lực nâng một búa máy: A = P.h 

Hướng dẫn giải

Ta có: m = 20 tấn = 20.1000 kg = 20000 kg

h = 120 cm = 1,2 m

Lực nâng của một búa máy bằng trọng lượng của vật:

F = P = 10.m = 10.20000 = 200000 N

Công của lực nâng một búa máy là:

A = P.h = 10m.h = 10. 20 000. 1,20 = 240 000J

Tính công cơ học của một người nặng 50 kg thực hiện khi đi đều trên một đoạn đường nằm ngang 1km. Biết rằng, công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang thì bằng 0,05 lần công của lực nâng người đó lên độ cao bằng đoạn đường đó.

Phương pháp giải

- Công của lực nâng người lên độ cao h = s: A_p = P.h 

- Công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang: A = 0,05.A_p

Hướng dẫn giải

m = 50kg; s = 1km = 1000m.

Theo đề bài: A = 0,05.A_p

Mà công của lực nâng người lên độ cao h = s là:

A_p = P.h = 10m.h = 10.50.1000 = 500000 J

Vậy công của một người khi đi đều trên đường nằm ngang là:

A = 0,05.A_p = 25000 J.

Một đầu tàu kéo một đoàn tàu chuyển động từ ga A tới ga B trong 15 phút với vận tốc 30km/h. Tại ga B đoàn tàu được mắc thêm toa và do đó chuyển động đến từ ga B đến ga C với vận tốc nhỏ hơn trước 10km/h. Thời gian đi từ ga B đến ga C là 30 phút. Tính công của đầu tàu đã sinh ra biết rằng lực kéo của đầu tàu không đổi là 40000N.

Phương pháp giải

- Tính quãng đường đi từ ga A tới ga B: S₁ = v₁.t₁ 

- Tính quãng đường đi từ ga B tới ga C: S₂ = v₂.t₂ 

- Tính quãng đường đi từ ga A tới ga C: S = S₁ + S₂ 

- Công của đầu tàu đã sinh ra: A = F.S

Hướng dẫn giải

Quãng đường đi từ ga A tới ga B là:

S₁ = v₁.t₁ = 30.1/4 = 7,5 km

Quãng đường đi từ ga B tới ga C là:

S₂ = v₂.t₂ = 20.1/2 = 10 km

Quãng đường đi từ ga A tới ga C là:

S = S₁ + S₂ = 17,5km = 17500 m

Công của đầu tàu đã sinh ra là:

A = F.S = 40000.17500 = 700000000 J

Một vận động viên nhảy cao đạt được thành tích là 2,1m. Giả sử vận động viên đó là nhà du hành vũ trụ lên Mặt Trăng thì trên Mặt Trăng người ấy nhảy cao được bao nhiêu mét? Biết rằng lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt Trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần và ở trên Mặt Trăng người ấy phải mặc thêm bộ áo giáp vũ trụ nặng bằng \(\dfrac{6}{5}\) thân thể người đó. Công của cơ bắp sinh ra trong mỗi lần nhảy coi là như nhau.

Gọi trọng lượng của người đó ở trên Trái Đất là P.

Vì lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần nên trọng lượng của người đó và bộ áo trên Mặt Trăng là: \({P_1} = \dfrac{P}{6} + {\dfrac{6}{5}}.{\dfrac{P}{6}} = {\dfrac{11}{30}}P\)

Khi nhà du hành Vũ trụ nhảy trên mặt đất: A = P.h (1)

Khi nhà du hành Vũ trụ nhảy trên Mặt Trăng: \(A = {P_1}{h_1} = \displaystyle{{11} \over {30}}P.{h_1}\)    (2)

Từ (1) và (2) ta có: \({h_1} = \displaystyle{{30} \over {11}}h \approx 5,7m\)