Chào các em học sinh yêu quý! Cô biết bài tập này có vẻ hơi “khó nhằn” một chút, nhưng đừng lo lắng nhé! Chúng ta sẽ cùng nhau “cứu” bài này một cách chi tiết và dễ hiểu nhất. Đây là một bài toán rất hay về công và hiệu suất, những kiến thức trọng tâm của chương trình Vật lý lớp 9 đấy!

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần nhớ lại các khái niệm về công cơ học, công có ích, công hao phí, công toàn phần và hiệu suất.

Đầu tiên, chúng ta hãy tóm tắt những thông tin đề bài đã cho để dễ hình dung hơn nhé:

• Chiều cao của dốc (hay độ cao mà người và xe đạt được): \(h = 5\,m\)
• Chiều dài của dốc (quãng đường xe di chuyển trên dốc): \(s = 40\,m\)
• Lực ma sát cản trở chuyển động: \(F_{ms} = 25\,N\)
• Tổng khối lượng của người và xe: \(m = 60\,kg\)
• Gia tốc trọng trường (chúng ta thường lấy giá trị này cho bài tập ở cấp THCS): \(g = 10\,m/s^2\)

Yêu cầu của đề bài:

1. Tính công của người đó sinh ra (\(A_{tp}\) – công toàn phần).
2. Tính hiệu suất đạp xe (\(H\)).

Chúng ta hãy cùng giải từng phần một nhé!

PHẦN 1: TÍNH CÔNG CỦA NGƯỜI ĐÓ SINH RA (\(A_{tp}\))

Công mà người đó sinh ra chính là công toàn phần. Công toàn phần bao gồm công có ích (công dùng để nâng người và xe lên cao) và công hao phí (công dùng để thắng lực ma sát).

Bước 1: Tính trọng lực của người và xe.

Để nâng vật lên cao, ta cần thắng trọng lực của vật. Trọng lực \(P\) được tính bằng công thức:

\(P = m \cdot g\)

Thay số vào, ta có:

\(P = 60\,kg \cdot 10\,m/s^2 = 600\,N\)

Bước 2: Tính công có ích (\(A_{ci}\)) để nâng người và xe lên độ cao 5m.

Công có ích là công thực hiện để nâng vật lên một độ cao nhất định. Công có ích được tính bằng công thức:

\(A_{ci} = P \cdot h\)

Thay số vào, ta có:

\(A_{ci} = 600\,N \cdot 5\,m = 3000\,J\)

Vậy, để nâng cả người và xe lên độ cao 5m, người đó đã thực hiện một công có ích là 3000 Jun.

Bước 3: Tính công hao phí (\(A_{hp}\)) do lực ma sát trên quãng đường 40m.

Công hao phí là công thực hiện để thắng các lực cản, ở đây là lực ma sát. Công hao phí được tính bằng công thức:

\(A_{hp} = F_{ms} \cdot s\)

Trong đó, \(F_{ms}\) là lực ma sát và \(s\) là quãng đường mà xe di chuyển trên dốc.

Thay số vào, ta có:

\(A_{hp} = 25\,N \cdot 40\,m = 1000\,J\)

Vậy, để thắng lực ma sát trên quãng đường 40m, người đó đã thực hiện một công hao phí là 1000 Jun.

Bước 4: Tính công toàn phần (\(A_{tp}\)) (công mà người đó sinh ra).

Công toàn phần là tổng của công có ích và công hao phí. Đây chính là toàn bộ công mà người đó đã bỏ ra.

\(A_{tp} = A_{ci} + A_{hp}\)

Thay số vào, ta có:

\(A_{tp} = 3000\,J + 1000\,J = 4000\,J\)

Kết quả phần 1: Công của người đó sinh ra là \(A_{tp} = 4000\,J\).

PHẦN 2: TÍNH HIỆU SUẤT ĐẠP XE (\(H\))

Hiệu suất của quá trình đạp xe cho biết phần trăm công có ích so với tổng công mà người đó đã bỏ ra. Hiệu suất được tính bằng công thức:

\(H = \frac{A_{ci}}{A_{tp}} \cdot 100\%\)

Chúng ta đã có \(A_{ci} = 3000\,J\) và \(A_{tp} = 4000\,J\) từ các bước trên.

Thay số vào, ta có:

\(H = \frac{3000\,J}{4000\,J} \cdot 100\%\)

\(H = 0.75 \cdot 100\%\)

\(H = 75\%\)

Kết quả phần 2: Hiệu suất đạp xe là \(H = 75\%\).

Tóm tắt lại kết quả:

• Công của người đó sinh ra là \(4000\,J\).
• Hiệu suất đạp xe là \(75\%\).

Nhận xét thêm:

Hiệu suất 75% có nghĩa là cứ 100 Jun công mà người đó bỏ ra, thì có 75 Jun là để thực sự nâng người và xe lên cao (công có ích), còn 25 Jun là bị “mất đi” để thắng lực ma sát (công hao phí). Điều này là hoàn toàn bình thường trong thực tế, vì không có một máy móc hay hoạt động nào có hiệu suất đạt 100% cả! Luôn có những phần năng lượng bị chuyển hóa thành dạng không mong muốn, như nhiệt năng do ma sát chẳng hạn.

Hy vọng phần giải thích này đã giúp em hiểu rõ bài toán rồi nhé! Đừng ngại hỏi nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác. Cứ học tập chăm chỉ, Vật lý sẽ không còn khó nữa đâu!