—

Câu hỏi: Một người kéo một hòm gỗ trượt trên sàn nhà bằng 1 dây hợp với phương ngang góc \(60°\). Lực tác dụng lên dây bằng \(100N\) làm hòm trượt \(15 m\) trong thời gian \(5s\). Lấy\( g = 10m / s ^ 2\) .

Hãy xác định xem các mệnh đề sau là đúng hay sai:

a) Công của lực tác dụng làm vật chuyển động trong cả quãng đường là \(800J\)
b) Công suất trung bình của người này là \(150W\)
c) Đơn vị của công là \(W\)
d) Động năng của vật luôn dương trong quá trình chuyển động.

—

Bây giờ, chúng ta sẽ đi phân tích từng mệnh đề một cách chi tiết.

Phân tích mệnh đề a):

* Đề bài cho:
* Lực kéo \(F = 100N\).
* Góc hợp bởi lực kéo và phương ngang \(\alpha = 60°\).
* Quãng đường vật trượt \(d = 15m\).
* Thời gian \(t = 5s\).
* Gia tốc trọng trường \(g = 10m/s^2\) (thông tin này có thể không cần thiết cho việc tính công).

* Công thức tính công của một lực:
Công của một lực \(F\) thực hiện lên một vật khi vật di chuyển một quãng đường \(d\) theo hướng hợp với lực một góc \(\alpha\) được tính bằng công thức:
\(A = F \cdot d \cdot \cos(\alpha)\)

* Áp dụng vào bài toán:
Ta cần tính công của lực kéo dây. Lực kéo dây là lực \(100N\) hợp với phương ngang một góc \(60°\). Quãng đường mà hòm gỗ trượt là \(15m\).
Do đó, công của lực tác dụng làm vật chuyển động là:
\(A = 100N \cdot 15m \cdot \cos(60°)\)
Ta biết \(\cos(60°) = 0.5\).
\(A = 100 \cdot 15 \cdot 0.5\)
\(A = 1500 \cdot 0.5\)
\(A = 750J\)

* So sánh với mệnh đề:
Mệnh đề a) nói rằng công của lực tác dụng làm vật chuyển động trong cả quãng đường là \(800J\).
Kết quả tính toán của chúng ta là \(750J\).
Vì \(750J \neq 800J\), nên mệnh đề a) là Sai.

Phân tích mệnh đề b):

* Đề bài cho:
* Công của lực kéo \(A = 750J\) (đã tính ở trên).
* Thời gian thực hiện công \(t = 5s\).

* Công thức tính công suất trung bình:
Công suất trung bình của một lực được định nghĩa là công mà lực đó thực hiện chia cho khoảng thời gian thực hiện công.
\(P_{tb} = \frac{A}{t}\)

* Áp dụng vào bài toán:
Ta đã tính được công \(A = 750J\) và đề bài cho thời gian \(t = 5s\).
Công suất trung bình của người này là:
\(P_{tb} = \frac{750J}{5s}\)
\(P_{tb} = 150W\)

* So sánh với mệnh đề:
Mệnh đề b) nói rằng công suất trung bình của người này là \(150W\).
Kết quả tính toán của chúng ta là \(150W\).
Vì \(150W = 150W\), nên mệnh đề b) là Đúng.

Phân tích mệnh đề c):

* Kiến thức Vật lý cơ bản:
Đơn vị của công trong hệ SI là Joule (J).
Đơn vị của công suất là Watt (W).

* So sánh với mệnh đề:
Mệnh đề c) nói rằng đơn vị của công là \(W\).
Như đã nêu ở trên, đơn vị của công là Joule (J), còn Watt (W) là đơn vị của công suất.
Do đó, mệnh đề c) là Sai.

Phân tích mệnh đề d):

* Khái niệm Động năng:
Động năng là năng lượng mà một vật có được do chuyển động của nó. Động năng được tính bằng công thức:
\(K = \frac{1}{2} m v^2\)
trong đó \(m\) là khối lượng của vật và \(v\) là vận tốc của vật.

* Phân tích quá trình chuyển động:
Đề bài cho biết hòm gỗ “trượt” trên sàn nhà. Điều này ngụ ý rằng hòm gỗ có chuyển động, tức là vận tốc của nó khác 0.
Nếu hòm gỗ bắt đầu từ trạng thái đứng yên và được kéo đi, thì vận tốc của nó sẽ tăng dần.
Nếu hòm gỗ đã chuyển động từ trước và đang được kéo với một lực đủ lớn, thì vận tốc của nó có thể không đổi hoặc thay đổi. Tuy nhiên, bất kể trường hợp nào, miễn là vật chuyển động (có vận tốc \(v \neq 0\)), thì động năng của nó sẽ có giá trị.
Khối lượng \(m\) của hòm gỗ là một đại lượng dương. Vận tốc \(v\) khi bình phương lên (\(v^2\)) luôn không âm.
Nếu vật đang chuyển động, thì \(v \neq 0\), suy ra \(v^2 > 0\).
Do đó, \(K = \frac{1}{2} m v^2\) sẽ là một đại lượng dương khi vật chuyển động.

Trong trường hợp hòm gỗ bắt đầu trượt từ trạng thái đứng yên (vận tốc ban đầu \(v_0 = 0\)), thì động năng ban đầu là \(K_0 = 0\). Tuy nhiên, ngay sau đó, khi có vận tốc, động năng sẽ bắt đầu tăng lên và luôn dương.
Nếu đề bài ngụ ý “trong quá trình chuyển động”, tức là khi vật đã có vận tốc, thì động năng của vật sẽ luôn dương.

* So sánh với mệnh đề:
Mệnh đề d) nói rằng động năng của vật luôn dương trong quá trình chuyển động.
Với giả định vật đang chuyển động thực sự (vận tốc \(v > 0\)), thì động năng \(K = \frac{1}{2} m v^2\) sẽ luôn dương vì \(m > 0\) và \(v^2 > 0\).
Do đó, mệnh đề d) là Đúng.

—

Tổng kết kết quả:

* a) Sai
* b) Đúng
* c) Sai
* d) Đúng

—

Hy vọng các em đã hiểu rõ cách phân tích và giải bài tập này. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi nhé!