Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 1 Công và công suất

MỞ ĐẦU 

Trong chiến dịch Điện Biên Phủ, bộ đội ta đã kéo hàng trăm khẩu pháo có khối lượng vài tấn vào trận địa trên những tuyến đường dài hàng trăm kilômét (hình 1.1). Ở hoạt động này, bộ đội đã tác dụng lực và làm dịch chuyển các khẩu pháo, ta nói bộ đội đã thực hiện công ở học. Vậy công cơ học được xác định như thế nào?

Bài làm chi tiết:

• Trong công cơ học, công được xác định là sự tác dụng của một lực vào một vật, dẫn đến việc làm dịch chuyển hoặc thay đổi trạng thái của vật đó. 
• Đối với ví dụ về bộ đội kéo pháo trong chiến dịch Điện Biên Phủ, công cơ học được xác định bởi sự tác dụng của lực mà bộ đội đã dùng để kéo hàng trăm khẩu pháo với khối lượng vài tấn vào trận địa trên những tuyến đường dài hàng trăm kilômét. 
• Điều này đòi hỏi sức mạnh và nỗ lực lớn từ bộ đội, và sự tác động của lực này đã gây ra dịch chuyển và thay đổi trạng thái của các khẩu pháo. Do đó, công cơ học được xác định bởi lực và sự dịch chuyển của các khẩu pháo.

I. CÔNG CƠ HỌC

Câu 1: Lấy ví dụ một số hoạt động em đã thực hiện công cơ học trong cuộc sống hằng ngày và giải thích

Bài làm chi tiết: 

• Khi đẩy một chiếc ghế để di chuyển nó, bạn đang thực hiện một công cơ học. Lực đẩy của bạn tác dụng vào ghế và làm cho nó chuyển động.
• Khi đi bộ, bạn tạo ra một lực khi đặt chân xuống đất và nó tác dụng lên cơ thể bạn, làm cho bạn di chuyển.

Câu 2: Các lực được mô tả trong hình 1.3 có sinh công hay không? Vì sao?

Bài làm chi tiết:

a) Lực này không sinh công. Vì khi cần cấu kéo thùng hàng đi lên, lực tác dụng lên thùng hàng là lực ngang hàng với lực kéo của cần cấu. Do đó, công của lực này bằng không.

b) Lực này sinh công. Khi hành khách xách túi, lực tác dụng lên túi là lực ngang hàng với lực xách của hành khách. Tuy nhiên, lực này không đủ lớn để làm cho túi chuyển động. Do đó, công của lực này bằng công của lực xách của hành khách.

Câu 3: Trong tình huống nào. nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất?

Bài làm chi tiết:

Nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất trong tình huống. Điều này do lực tác dụng lớn hơn và độ dời cũng lớn hơn so với các tình huống khác.

Câu 4: Tính công của nhân viên y tế đã thực hiện trong ba tình huống ở bảng 1.1.

Bài làm chi tiết:

- Trong bảng 1.1, công của nhân viên y tế trong ba tình huống được tính bằng công thức: A = F * s.

+ Tình huống 1: C = 25 * s = 25 Nm 

+ Tình huống 2: C = 50 * s = 50 Nm 

+ Tình huống 3: C = 100 * s = 100 Nm 

II. Công suất

Câu 1: Tính công mỗi người công nhân đã thực hiện.

Bài làm chi tiết:

+ Công nhân 1: A1 = F.s.n = 45 x 1.2 x 7 = 378 (J)

+ Công nhân 2: A1 = F.s.n = 45 x 1.2 x 10 = 540 (J)

Câu 2: Có những cách nào để biết ai thực hiện công nhanh hơn?

Bài làm chi tiết: 

Để biết ai thực hiện công nhanh hơn, chúng ta so sánh tốc độ thực hiện công của họ, với tốc độ thực hiện công được tính bằng công thực hiện / thời gian.

Câu 3: Tính công suất của mỗi công nhân trong bảng 1.2

Bài làm chi tiết: 

• Công nhân 1: P1 = 378 J / 90 s = 4.2 (J/s | W)
• Công nhân 2: P2 = 540 J / 120 s = 4.5 (J/s | W)

Câu 4: Cần cẩu trong hình 1.3a tác dụng lực kéo 25000N để kéo thùng hàng lên cao 12m trong 1 phút. Tính công và công suất của lực kéo đó.

Bài làm chi tiết: 

• Công: A = F.s = 25000 x 12 = 300000 (Nm)
• Công suất: P = A/t = 300000/60 = 5000 (W)

Câu 5: Nếu một đầu xe lửa có công suất 12 000 kW thì công suất này bằng bao nhiều mã lực?

Bài làm chi tiết: 

• Công suất (HP) = Công suất (kW) / 0.746 
• Công suất (HP) = 12 000 kW / 0.746 = 16,072.46 HP 

=> Công suất 12 000 kW của đầu xe lửa tương đương với 16,072.46 mã lực.

Câu 6: Kilôoát giờ là đơn vị đo của công. Một kilôoát giờ là công của một thiết bị có công suất một kilôoát hoạt động trong một giờ.

Giải thích vì sao 1 kWh = 3600 000 J?

Bài làm chi tiết: 

• Ta có: W = Pt
• 1 kWh: Là năng lượng tiêu thụ bởi một thiết bị có công suất 1 kW trong 1 giờ.
• 1 giờ có 3600 giây.
• 1 kWh = 1 kW x 1 giờ = 1 kW x 3600 giây = 3600 W x 1 giây = 3.600.000 J

Vận dụng: Để nâng các kiện hàng trong bảng 1.2, một xe nâng (hình 1.5) gồm động cơ nâng có công suất 2000W hoạt động trong 120s. Xe này đã thực hiện công gấp bao nhiêu lần công của người công nhân 2?

Bài làm chi tiết: 

• Công của xe nâng: A = P.t = 2000 x 120 = 240000 (W)
• Xe này đã thực hiện công gấp 240000/540 = 444,44 lần công của người công nhân 2