Giải bài tập c6 trang 41 vật lý lớp 4 năm 2024

Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì chịu thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

II – CÁC LOẠI MÁY CƠ ĐƠN GIẢN THƯỜNG GẶP

1. Các loại máy cơ đơn giản

– Ròng rọc cố định: Có tác dụng đổi hướng của lực, chứ không có tác dụng thay đổi độ lớn của lực.

– Ròng rọc động: Khi sử dụng một ròng rọc động ta có lợi 2 lần về lực và thiệt 2 lần về đường đi.

– Mặt phẳng nghiêng: Cho ta lợi về lực và thiệt về đường đi.

– Đòn bẩy: Cho ta lợi về lực và thiệt về đường đi hoặc ngược lại.

2. Công thức tính công có ích của các loại máy cơ đơn giản

III – HIỆU SUẤT CỦA MÁY CƠ ĐƠN GIẢN

Trong thực tế, ở những máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Do vậy, công mà ta phải tốn (A2) để nâng được vật lên bao giờ cũng lớn hơn công (A1) sử dụng để nâng vật ấy khi không có lực ma sát, đó là bởi cần phải tốn một phần công để thắng được ma sát.

Công A2 là công toàn phần, còn công A1 là công có ích.

Hiệu suất của máy là:

Vì A2 luôn lớn hơn A1 do vậy hiệu suất luôn nhỏ hơn 100%.

B. GIẢI BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 8 BÀI 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG

Bài C1 (trang 50 | SGK Vật Lý 8):

Hãy so sánh hai lực sau: F2 và F1.

Lời giải:

Ta có:

Bài C2 (trang 50 | SGK Vật Lý 8):

Hãy so sánh hai quãng đường đã đi được: s2 và s1.

Lời giải:

Ta có: s2 = 2.s1

Bài C3 (trang 50 | SGK Vật Lý 8):

Hãy so sánh công của lực F2 (A2 = F2.s2) và công của lực F1 (A1= F1.s1).

Lời giải:

Vì:

và s2 = 2.s1, nên ta có:

Do đó: A1 = A2

Bài C4 (trang 50 | SGK Vật Lý 8):

Dựa theo những câu trả lời trên, hãy chọn từ ngữ thích hợp cho những chỗ trống của kết luận sau: Sử dụng ròng rọc động được lợi hai lần về ….(1)…. nhưng lại thiệt hai lần về …(2)…..vậy nghĩa là không được lợi về…(3)…

Lời giải:

“Sử dụng ròng rọc động được lợi hai lần về lực nhưng lại thiệt hai lần về đường đi, vậy nghĩa là không được lợi về công.”

Bài C5 (trang 50 | SGK Vật Lý 8):

Kéo đều hai thùng hàng, mỗi thùng đều nặng 500N lên sàn ô tô cách mặt đất 1m bằng một tấm ván đặt nghiêng (lực ma sát không đáng kể).

Kéo thùng hàng thứ nhất, sử dụng tấm ván dài 4m. Kéo thùng hàng thứ hai, sử dụng tấm ván dài 2m.

Hỏi:

1. Trong trường hợp nào thì người ta kéo với một lực nhỏ hơn và nhỏ hơn bao nhiêu lần?

2. Trường hợp nào thì hao tốn nhiều công hơn?

3. Tính công của lực kéo thùng hàng theo một mặt phẳng nghiêng lên sàn ô tô.

Lời giải:

1. Trường hợp thứ nhất: lực kéo sẽ nhỏ hơn 2 lần.

2. Trong cả hai trường hợp, công của lực kéo bằng với nhau.

3. Vì không tồn tại ma sát nên công của lực kéo ở trên mặt phẳng nghiêng cũng bằng với công nâng trực tiếp vật đó lên sàn ô tô:

A = F.S = P.h = 500.1 = 500J.

Bài C6 (trang 51 | SGK Vật Lý 8):

Để đưa một sự vật có trọng lượng là P = 420N lên cao theo một phương thẳng đứng bằng một ròng rọc động, người ta cần phải kéo đầu dây đi một đoạn dài 8m. Bỏ qua ma sát.

1. Tính lực kéo và độ cao đưa được vật lên.

2. Tính công nâng vật lên.

Lời giải:

1. Khi kéo các vật lên đều bằng cái ròng rọc động thì lực kéo chỉ bằng có phân nửa trọng lượng của vật, nghĩa là:

F = P/2 = 420/2 = 210N

Sử dụng ròng rọc động có lợi hai lần về lực nhưng lại chịu thiệt hai lần về đường đi nên độ cao đưa sự vật lên thực tế bằng phân nửa quãng đường mà ròng rọc dịch chuyển, nghĩa là:

h = 8 : 2= 4m

2. Công nâng sự vật lên bằng: A = P.h = 420.4 = 1680J.

C. GIẢI SÁCH BÀI TẬP VẬT LÝ 8 BÀI 14: ĐỊNH LUẬT VỀ CÔNG

Bài 14.1 (trang 39 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Người ta đưa một vật nặng lên một độ cao h với hai cách. Cách đầu tiên, kéo trực tiếp sự vật lên theo phương thẳng đứng. Cách thứ hai, kéo sự vật theo mặt phẳng nằm nghiêng có chiều dài gấp đôi so với độ cao h. Nếu bỏ qua ma sát ở mặt phẳng nằm nghiêng thì:

1. Công thực hiện ở cách thứ hai lớn hơn bởi vì đường đi là gấp hai lần.

2. Công thực hiện ở cách thứ hai nhỏ hơn bởi vì lực kéo sự vật theo mặt phẳng nghiêng sẽ nhỏ hơn.

3. Công thực hiện ở cách đầu tiên lớn hơn bởi vì lực kéo lớn hơn.

4. Công thực hiện ở cách đầu tiên nhỏ hơn bởi vì đường đi của vật chỉ bằng nửa đường đi của vật ở cách thứ hai.

5. Công thực hiện ở hai cách đều là như nhau.

Lời giải:

Chọn E

Theo định luật về công thì không tồn tại một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công nên công thực hiện ở cả hai cách đều như nhau.

Bài 14.2 (trang 39 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Một người đi xe đạp đạp đều từ đoạn chân dốc lên đỉnh dốc cao 5m. Con dốc dài 40m. Tính công mà người đó đã sinh ra. Biết rằng lực ma sát cản trở chiếc xe chuyển động ở trên mặt đường là 20N, xe và người có khối lượng là 60kg.

Tóm tắt:

h = 5m; s = 40m;

Fms = 20N; m = 60kg

Công A = ?

Lời giải:

Xe và người có khối lượng m = 60kg,vậy là trọng lượng bằng:

P = 10.m = 10.60 = 600N.

Công hao phí sinh ra do lực ma sát là:

A1 = Fms.s = 20.40 = 800J

Công có ích bằng: A2 = P.h = 600.5 = 3000J

Công của người sinh ra bao gồm công đưa được người lên cao và công để thắng được lực ma sát:

A = A1 + A2 = 800J + 3000J = 3800J

Bài 14.3 (trang 39 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Ở trong hình 14.1, hai quả cầu A và quả cầu B đều làm bằng chất liệu nhôm và có cùng đường kính, một quả đặc và một quả rỗng. Hãy cho biết quả nào thì rỗng và khối lượng quả này lớn hơn quả kia là bao nhiêu lần? Hãy giả sử rằng thanh AB có khối lượng là không đáng kể.

Lời giải:

Đòn bẩy trong trạng thái cân bằng, nghĩa là:

Quả cầu A tác dụng lên đầu A với một lực PA, quả cầu B tác dụng lên đầu B với một lực PB.

Ta có điều kiện cân bằng của đòn bẩy như sau:

Quả cầu B nặng hơn so với quả cầu A, vậy nên quả cầu A là rỗng.

Bài 14.4 (trang 39 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Một người công nhân sử dụng ròng rọc động để nâng được một vật lên cao 7m với một lực kéo ở đoạn đầu dây tự do là 160N. Hỏi rằng người công nhân đó đã thực hiện một công bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Kéo một vật lên cao bằng ròng rọc động thì có lợi hai lần về lực nhưng lại thiệt hại hai lần về đường đi.

Vật được nâng lên cao khoảng 7m thì đầu dây tự do cần phải kéo đi một đoạn bằng 14m. Vậy công mà do người công nhân ấy thực hiện là:

A = F.S = 160N.14m = 2240J

Bài 14.5 (trang 40 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Vật A ở trong hình 14.2 có khối lượng 2kg. Hỏi rằng lực kế chỉ bao nhiêu? Muốn sự vật A đi lên được 2cm, ta cần phải kéo lực kế xuống dưới bao nhiêu cm?

Lời giải:

Gọi trọng lượng của sự vật là P. Lực căng của sợi dây thứ nhất đó là P/2, lực căng của sợi dây thứ hai đó là P/4, lực căng của sợi dây thứ ba đó là P/8. Vậy lực kéo do lò xo là bằng: F = P/8.

Vật đó có khối lượng m = 2kg nghĩa là trọng lượng của vật là P = 20N. Do đó lực kế sẽ chỉ F = 20/8N = 2,5N.

Như vậy, ta đã được lợi 8 lần về thể lực, do đó phải chịu thiệt hại 8 lần về đường đi, nghĩa là muốn kéo được vật đi lên khoảng 2cm thì tay phải kéo dây đi một đoạn bằng 16cm.

Bài 14.6 (trang 40 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Nối những ròng rọc động và ròng rọc cố định lại với nhau như thế nào để có được hệ thống nâng vật nặng cho ta lợi về lực 4 lần và 6 lần?

Lời giải:

Bố trí một cái ròng rọc cố định và hai ròng rọc động thành một hệ thống giống như trong hình a thì sẽ được lợi về lực 4 lần.

Bố trí ba cái ròng rọc cố định động thành một hệ thống như trong hình b thì sẽ được lợi về lực 6 lần.

Bài 14.7 (trang 40 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Người ta nâng một cái vật nặng lên cùng một độ cao bằng với hai cách. Cách đầu tiên, kéo vật nặng bằng một chiếc ròng rọc cố định (hình H.14.3a). Cách thứ hai, kết hợp một chiếc ròng rọc cố định và một chiếc ròng rọc động (hình H.14.3b). Nếu bỏ qua ma sát và trọng lượng của ròng rọc thì:

1. Công thực hiện của hai cách đều bằng nhau.

2. Công thực hiện của cách đầu tiên lớn hơn bởi vì lực kéo bằng trọng lượng của vật.

3. Công thực hiện của cách thứ hai lớn hơn bởi vì phải kéo dây dài hơn.

4. Công thực hiện của cách thứ hai nhỏ hơn bởi vì lực kéo nhỏ hơn trọng lượng của vật.

Lời giải:

Chọn A

Vì theo định luật về công thì không có một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công nên công thực hiện ở hai cách đều như nhau.

Bài 14.8 (trang 41 | Sách bài tập Vật Lí 8)

Ở trong xây dựng, để nâng một vật nặng lên cao thì người ta thường sử dụng một ròng rọc cố định hoặc là một hệ thống ròng rọc cố định và ròng rọc động (được gọi là palăng), theo hình 14.4. Phát biểu nào bên dưới đây không đúng về tác dụng của chiếc ròng rọc?

1. Ròng rọc cố định có tác dụng là làm thay đổi hướng của lực kéo so với khi kéo trực tiếp chứ nó không có tác dụng làm giảm lực nâng.