Bài toán: Động cơ của ô tô thực hiện lực kéo 5000N làm xe đi được 20m trong 5 giây.

a) Tính công suất của lực kéo động cơ.

b) Tính công suất của đầu máy khi đó.

—

Phân tích đề bài:

Chúng ta được cho biết:

• Lực kéo của động cơ: \(F = 5000\) N
• Quãng đường xe đi được: \(s = 20\) m
• Thời gian để xe đi hết quãng đường đó: \(t = 5\) s

Yêu cầu:

• Tính công suất của lực kéo động cơ (câu a).
• Tính công suất của đầu máy khi đó (câu b).

Lưu ý: Trong bài toán này, “động cơ” và “đầu máy” có thể được hiểu là cùng một đối tượng thực hiện lực kéo, tức là chúng ta sẽ tính công suất của cùng một lực.

—

Giải chi tiết:

a) Tính công suất của lực kéo động cơ

Để tính công suất, chúng ta cần thực hiện hai bước:

1. Tính công của lực kéo:

Công \(A\) thực hiện bởi một lực \(F\) làm vật dịch chuyển một quãng đường \(s\) cùng hướng với lực được tính bằng công thức:

\(A = F \times s\)

Thay số vào công thức:

\(A = 5000 \, \text{N} \times 20 \, \text{m}\)

\(A = 100000 \, \text{J}\)

Vậy, công của lực kéo động cơ là 100000 Jun.

2. Tính công suất của lực kéo:

Công suất \(P\) được định nghĩa là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian. Công thức tính công suất là:

\(P = \frac{A}{t}\)

Thay số vào công thức:

\(P = \frac{100000 \, \text{J}}{5 \, \text{s}}\)

\(P = 20000 \, \text{W}\)

Đơn vị Watt (W) là đơn vị chuẩn của công suất. Ta cũng có thể đổi sang kilowatt (kW):

\(20000 \, \text{W} = 20 \, \text{kW}\)

Vậy, công suất của lực kéo động cơ là 20000 W hay 20 kW.

b) Tính công suất của đầu máy khi đó

Như đã phân tích ở trên, trong ngữ cảnh của bài toán này, “đầu máy” chính là bộ phận thực hiện lực kéo, tức là động cơ. Do đó, công suất của đầu máy khi đó chính là công suất của lực kéo mà chúng ta đã tính ở câu a).

Vì vậy:

Công suất của đầu máy = Công suất của lực kéo động cơ

Công suất của đầu máy = \(20000 \, \text{W}\) hay \(20 \, \text{kW}\)

—

Kết luận:

a) Công suất của lực kéo động cơ là \(20000 \, \text{W}\) (hoặc \(20 \, \text{kW}\)).

b) Công suất của đầu máy khi đó là \(20000 \, \text{W}\) (hoặc \(20 \, \text{kW}\)).

Các em có câu hỏi nào về bài tập này không?