Bài toán:

Một vật có khối lượng 500g dưới tác dụng của lực kéo 6N vật chuyển động được một đoạn đường 20m.

a) Tính công của lực kéo.

b) Tính công của trọng lực.

Lời giải:

Trước hết, chúng ta cần xác định các đại lượng đã cho trong bài toán:

• Khối lượng của vật: \(m = 500g\)
• Lực kéo: \(F_{kéo} = 6N\)
• Quãng đường vật chuyển động: \(s = 20m\)

Chúng ta cần đổi đơn vị khối lượng từ gam sang kilogam để phù hợp với công thức tính công và trọng lực:

\(m = 500g = \frac{500}{1000} kg = 0.5 kg\)

a) Tính công của lực kéo

Công của một lực được tính bằng công thức: \(A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)\), trong đó:

• \(A\) là công của lực.
• \(F\) là độ lớn của lực.
• \(s\) là quãng đường vật di chuyển.
• \(\alpha\) là góc giữa phương của lực và phương chuyển động.

Trong trường hợp này, lực kéo \(F_{kéo}\) và phương chuyển động cùng chiều nhau, do đó góc \(\alpha = 0^\circ\). Ta có \(\cos(0^\circ) = 1\).

Vậy, công của lực kéo là:

\(A_{kéo} = F_{kéo} \cdot s \cdot \cos(0^\circ)\)

\(A_{kéo} = 6N \cdot 20m \cdot 1\)

\(A_{kéo} = 120 J\)

Kết luận: Công của lực kéo là 120 Jun.

b) Tính công của trọng lực

Để tính công của trọng lực, chúng ta cần xác định độ lớn của trọng lực và góc giữa phương của trọng lực và phương chuyển động.

Độ lớn của trọng lực được tính bằng công thức: \(P = m \cdot g\), trong đó \(g\) là gia tốc trọng trường. Ta thường lấy \(g \approx 10 m/s^2\).

\(P = 0.5 kg \cdot 10 m/s^2\)

\(P = 5 N\)

Trọng lực luôn có phương thẳng đứng, hướng xuống dưới. Vật chuyển động trên một mặt phẳng ngang (hoặc có thể hiểu là không có sự thay đổi độ cao đáng kể theo phương thẳng đứng trong đoạn đường 20m này). Do đó, phương của trọng lực và phương chuyển động là vuông góc với nhau.

Góc giữa phương của trọng lực và phương chuyển động là \(\alpha = 90^\circ\). Ta có \(\cos(90^\circ) = 0\).

Vậy, công của trọng lực là:

\(A_P = P \cdot s \cdot \cos(90^\circ)\)

\(A_P = 5N \cdot 20m \cdot 0\)

\(A_P = 0 J\)

Kết luận: Công của trọng lực là 0 Jun.

Các em thấy đấy, công của một lực phụ thuộc vào độ lớn của lực, quãng đường di chuyển và góc giữa hai phương đó. Trong trường hợp trọng lực, nếu vật di chuyển theo phương ngang thì công của trọng lực sẽ bằng 0.

Các em có câu hỏi nào không?