Giải Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều Bài 1: Công và công suất

Bài 1: Công và công suất
Mở đầu trang 10 KHTN 9: 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 cơ học. Vậy công cơ học được xác định như thế nào? Lời giải:
Công có giá trị bằng lực tác dụng lên vật nhân với quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực. A = Fs
Câu hỏi 1 trang 10 KHTN 9: Lấy ví dụ một số hoạt động em đã thực hiện công cơ
học trong cuộc sống hằng ngày và giải thích Lời giải:
Ví dụ 1: Khi bạn mở cửa. Bạn đã tác dụng một lực để đẩy cửa ra khỏi khung và
cánh cửa đó đã di chuyển theo hướng bạn đẩy.
Ví dụ 2: Khi bạn nhấc một hộp kẹo từ dưới đất lên. Lực nâng của bạn đã tác động
lên hộp và giúp hộp kẹo di chuyển lên một khoảng. Nếu bạn nâng hộp cao hơn hoặc
di chuyển nó trên một khoảng đường dài hơn, công sẽ tăng lên.
Câu hỏi 2 trang 11 KHTN 9: Các lực được mô tả trong hình 1.3 có sinh công hay không? Vì sao? Lời giải:
a) Lực kéo của cần cẩu đã sinh công vì có lực tác dụng làm thùng hàng dịch chuyển (đi lên).
b) Lực để xách túi của hành khách khi đứng chờ tàu đã không sinh công vì vật (túi)
không được chuyển động qua một quãng đường do lực tác động.
Câu hỏi 3 trang 11 KHTN 9: Trong tình huống nào, nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất? Lời giải: Nhận thấy:
F3 = F2 > F1 (50 = 50 > 25) nên tình huống 3 có lực tác dụng vào vật lớn nhất.
s3 > s2 = s1 (100 > 50 = 50) nên tình huống 3 có quãng đường vật dịch chuyển theo
hướng của lực càng dài nhất.
Vì vậy, trong tình huống 3 nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất.
Luyện tập 1 trang 12 KHTN 9: Tính công của nhân viên y tế đã thực hiện trong ba tình huống ở bảng 1.1 Lời giải: Tình huống Lực tác Quãng Công (J)
dụng (N) đường (m)
Đẩy xe cáng để ra đón bệnh nhân trên F1 = 25 s1 = 50 A1 = F1s1 quãng đường S1 = 25.50 = 1250
Đẩy xe cáng để ra đón bệnh nhân trên F2 = 50 s2 = 50 A2 = F2s2 quãng đường S2 = 50.50 = 2500
Đẩy xe cáng để ra đón bệnh nhân trên F3 = 50 s3 = 100 A3 = F3s3 quãng đường S3 = 50.100 = 5000
Câu hỏi 4 trang 12 KHTN 9: Tính công mỗi người công nhân đã thực hiện Lời giải:
- Lực nâng kiện hàng mà công nhân 1 thực hiện: F1 = số kiện. P = 7.45 = 315 N
Công nhân 1 thực hiện công là: A1 = F1s = 315.1,2 = 378 J
- Lực nâng kiện hàng mà công nhân 2 thực hiện: F2 = số kiện. P = 10.45 = 450 N
Công nhân 2 thực hiện công là: A2 = F2s = 450.1,2 = 540 J
Câu hỏi 5 trang 12 KHTN 9: Có những cách nào để biết ai thực hiện công nhanh hơn? Lời giải:
Để biết ai thực hiện công nhanh hơn, ta cần so sánh tốc độ thực hiện công của họ.
Tốc độ thực hiện công phụ thuộc vào công thực hiện và thời gian thực hiện công.
- So sánh công thực hiện trong cùng 1 khoảng thời gian có độ lớn bằng nhau, ai
thực hiện công nhiều hơn thì thực hiện công nhanh hơn và ngược lại.
- So sánh cùng thực hiện 1 công độ lớn như nhau trong những khoảng thời gian
khác nhau, ai thực hiện trong thời gian ngắn hơn thì thực hiện công nhanh hơn và ngược lại.
Luyện tập 2 trang 13 KHTN 9: Tính công suất của mỗi công nhân trong bảng 1.2 Lời giải:
- Công suất của công nhân 1 thực hiện là:
- Công suất của công nhân 2 thực hiện là:
Luyện tập 3 trang 13 KHTN 9: Cần cẩu trong hình 1.3a tác dụng lực kéo 25 000 N
để kéo thùng hàng lên cao 12 m trong 1 phút. Tính công và công suất của lực kéo đó Lời giải:
- Công của lực kéo thùng hàng là: A = Fs = 25 000.12 = 300 000 J Đổi: 1 phút = 60 s
- Công suất của lực kéo thùng hàng là:
Vận dụng trang 13 KHTN 9: Để nâng các kiện hàng trong bảng 1.2, một xe nâng
(hình 1.5) gồm động cơ nâng có công suất 2 000 W hoạt động trong 120 s. Xe này
đã thực hiện công gấp bao nhiêu lần công của người công nhân 2? Lời giải: Ta có: P=A/t=> A = P t
- Xe nâng đã thực hiện công là: A = P t = 2 000.120 = 240 000 J
- Công nhân 2 thực hiện công là: A2 = 540 J
=> Xe nâng đã thực hiện công gấp 444,4 lần công của người công nhân 2.
Luyện tập 4 trang 13 KHTN 9: Nếu một đầu xe lửa có công suất 12 000 kW thì
công suất này bằng bao nhiêu mã lực? Lời giải: Ta có:
12 000 kW = 12 000 000 W = 12 000 000 : 746 ≈ 16 085,8 HP
12 000 kW = 12 000 000 W = 12 000 000 : 0,293 ≈ 40 955 631,4 BTU/h
Luyện tập 5 trang 13 KHTN 9: 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.
Một kilôoát giờ bằng bao nhiêu jun? Lời giải:
Jun là chỉ 1 đơn vị năng lượng, còn W mang ý nghĩa là năng lượng tiêu thụ trong 1
đơn vị thời gian, thường là giây (s) => 1 W = 1 J/s => 1 KW = 1000 J/s => KWh ý chỉ
số năng lượng tiêu thụ trong 1h là bao nhiêu KW. KWh là 1 cách để đo năng lượng
tiêu thụ chứ không hẳn là đơn vị năng lượng.
Có thể xem 1KWh = 1KW x 1h = 1000 J/s x 3600 s = 3.600.000 J