Công thức tính công suất

Công là gì?

Công là đại lượng vật lý biểu thị lượng năng lượng được truyền từ một vật hoặc hệ vật sang vật khác thông qua lực tác dụng, khi lực đó làm cho vật dịch chuyển theo hướng của lực. Công được tính bằng tích của lực tác dụng, quãng đường dịch chuyển và cosin của góc giữa hướng lực và hướng dịch chuyển.

Công thức tính công

A = F⋅s⋅cosα

Trong đó:

• A là công thực hiện (J – Joule)

• F là độ lớn của lực tác dụng (N – Newton)

• s là quãng đường vật dịch chuyển (m – mét)

• α là góc hợp bởi véc-tơ lực và véc-tơ chuyển dời

Đơn vị đo công

Đơn vị công trong hệ SI là Joule (J).

*1 Joule (J) là công do một lực có độ lớn 1 Newton (N) thực hiện khi điểm đặt của lực chuyển dời 1 mét (m) theo hướng của lực. Ngoài ra, còn có đơn vị lớn hơn là kilojoule (kJ): 1kJ=1000J

Ý nghĩa của công và dấu của công

• A > 0: Công dương – lực giúp vật chuyển động theo hướng của lực tác dụng.

• A < 0: Công âm – lực tác dụng ngược hướng chuyển động, cản trở sự di chuyển.

• A = 0: Không sinh công – lực không dịch chuyển vật hoặc vuông góc chuyển động.

Bài tập tính công 

Bài 1: Anh Nam dùng dây kéo một thùng hàng 20 kg trên sàn nhà. Dây hợp với phương ngang góc 60°, lực kéo là 300 N. Thùng trượt được 10 m. Tính công của lực kéo?

• A. 2000 J

• B. 1500 J

• C. 1000 J

• D. 500 J

Đáp án đúng: B

=> A = F⋅s⋅cosα = 300×10×cos 60∘ = 1500J

Bài 2: Một thùng nước 15 kg được kéo thẳng đều lên độ cao 5 m trong 75 giây. Tính công suất trung bình của lực kéo?

• A. 15 W

• B. 12 W

• C. 10 W

• D. 9 W

Đáp án đúng: C

=>

• Công thực hiện: A = mgh = 15×9.8×5 = 735J

• Công suất trung bình: P = A/t​ = 735/75 ​= 9.8W ≈ 10W

Bài 3: Vật nào dưới đây không có khả năng sinh công?

• A. Thác nước đang chảy

• B. Xe đang chuyển động

• C. Viên đạn đang bay

• D. Hòn đá nằm yên trên mặt đất

Đáp án đúng: D

=> Chỉ vật có động năng hoặc thế năng mới có khả năng sinh công. Hòn đá đứng yên không có động năng và không đổi thế năng nên không sinh công.

Bài 4: Một bao gạo 5 kg trượt xuống mặt phẳng nghiêng dài 20 m, góc nghiêng 30°. Công của trọng lực tác dụng lên bao gạo?

• A. 5 kJ

• B. 1000 J

• C. 850 J

• D. 500 J

Đáp án đúng: D

=> A = mg⋅s⋅sinα = 5×9.8×20×sin 30∘ = 500J

Bài 5: Một xe goòng được kéo bằng cáp với lực 150 N. Góc giữa dây cáp và phương ngang là 30°. Xe chạy được 200 m. Công của lực kéo?

• A. 51900 J
  B. 30000 J
  C. 15000 J
  D. 25980 J

Đáp án đúng: D

=> A = F⋅s⋅cosα = 150×200×cos 30∘ = 25980J

Bài 6: Một vật trọng lượng 10 N trên bàn nằm ngang chịu lực kéo 15 N theo phương ngang.

Lần 1: Mặt nhẵn.

Lần 2: Mặt nhám, công suất giảm còn 2/3 so với lần 1.

Độ dời: 0.5 m.

Hệ số ma sát trên mặt nhám là bao nhiêu?

• A. 0.5

• B. 0.2

• C. 0.4

• D. 0.3

Đáp án đúng: A

=>

• Công lần 1: A1 ​= F⋅s = 15×0.5 = 7.5J

• Công lần 2: A2​ = ⅔ ​A1​ = 5J

• Lực ma sát: Fms ​= (A1​−A2)/s ​​= (7.5−5)/0.5 ​= 5N

• Hệ số ma sát: μ = Fms/N ​​= 5/10​ = 0.5

Bài 7: Một vật 80 kg chịu lực tác dụng 150 N theo phương hợp với mặt ngang góc 30°. Quãng đường vật đi được 20 m. Tính công của lực tác dụng?

• A. 2500 J

• B. 5000 J

• C. 25980 J

• D. 2598 J

Đáp án đúng: D

=> A = F⋅s⋅cosα = 150×20×cos 30∘ = 2598J

Công suất là gì?

Công suất (P) là đại lượng đo tốc độ thực hiện công trong một đơn vị thời gian, thể hiện mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị. Thuật ngữ này có nguồn gốc từ tiếng Latinh "Potestas", mang ý nghĩa về sức mạnh. Trong thực tế, công suất định mức cho biết hiệu suất hoạt động tối ưu của thiết bị điện, đảm bảo vận hành ổn định và an toàn.

Công suất đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí và công nghiệp. Các thiết bị như máy uốn ống cần công suất phù hợp để đảm bảo hiệu quả làm việc, giúp gia công chính xác và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Công thức tính công suất P

Đơn vị công suất là Watt (W), được đặt theo tên James Watt, biểu thị sự thay đổi năng lượng  ΔE trong khoảng thời gian Δt.

Công thức tính công suất là: P = A/t​

Trong đó:

• P: Công suất (W hoặc J/s)

• A: Công thực hiện (J)

• t: Thời gian thực hiện công (s)

Các đơn vị khác

• 1W = 1J/s

• 1kW = 1000W,1kW = 1.000.000W

• 1KVA = 1000VA≈1000W

• Mã lực (HP): 1HP = 0,746kW(Anh), 1HP = 0,736kW(Pháp)

KVA và VA

• KVA (kilo Volt Ampere): Đo công suất biểu kiến (S), là tổng vectơ của công suất thực (P) và công suất phản kháng (Q).

• VA (Volt Ampere): Đo công suất biểu kiến của dòng điện xoay chiều và một chiều.

Các dạng công suất

Công suất thể hiện tốc độ thực hiện công của một hệ thống hoặc thiết bị. Tùy theo lĩnh vực ứng dụng, công suất được phân thành nhiều loại khác nhau.

1. Công suất cơ

Công suất cơ đo lường khả năng sinh công trong một khoảng thời gian nhất định. Thiết bị như máy ép thủy lực tận dụng công suất này để tạo lực ép mạnh, giúp gia công vật liệu chính xác và hiệu quả.

1.1 Trong chuyển động đều

P = (F⋅Δs)/Δt ​= F⋅v

Trong đó:

• Δs: Quãng đường vật di chuyển

• Δt: Thời gian vật chuyển động

• v: Vận tốc của vật

1.2 Trong chuyển động quay

P = (M⋅Δφ​)/Δt = ω⋅M

Trong đó:

• Δφ: Góc quay

• ω: Vận tốc góc

• M: Mômen lực tác dụng

2. Công suất điện

Công suất điện đo lượng điện năng tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng, đặc biệt trong bơm điện thủy lực, giúp cung cấp lực nén mạnh mẽ, đảm bảo hiệu suất ổn định cho các hệ thống thủy lực.

Công thức tính công suất điện: P = U⋅I

Trong đó:

• U (V): Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch

• I (A): Cường độ dòng điện chạy qua

Ý nghĩa của công suất

• Công suất cho biết tốc độ thực hiện công của thiết bị trong một khoảng thời gian.

• Công suất lớn hơn thì thiết bị thực hiện được nhiều công hơn trong cùng thời gian.

• Người dùng dựa vào công suất để lựa chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng.

• Biết công suất giúp tính điện năng tiêu thụ, cân đối tài chính và tiết kiệm chi phí.

Bài tập tính công suất thực tế

Bài 1: Tính điện năng tiêu thụ của tủ lạnh 75W trong một tháng?

=> Đáp án: 54 kWh (54 số điện)

Lời giải:

• Công suất tủ lạnh: 75W = 0,075 kW

• Điện năng tiêu thụ trong một ngày: 0,075×24 = 1,8 kWh

• Điện năng tiêu thụ trong một tháng (30 ngày): 1,8×30 = 54 kWh

Bài 2: Tính cường độ dòng điện chạy qua bàn là?

=> Đáp án: 5A

Lời giải:

• Điện năng tiêu thụ: A = 990 kJ = 990000 J

• Hiệu điện thế: U = 220V

• Thời gian sử dụng: t = 15 phút = 900 giây

Áp dụng công thức:

• A = U⋅I⋅t

Suy ra:

• I = A​/(U⋅t) = 990000​/(220×900) = 5A

Bài 3: Tính công của lực đàn hồi của lò xo

Đáp án:

• Khi giãn từ chiều dài tự nhiên: A₁ = -0,25J

• Khi giãn thêm 10cm từ vị trí đã giãn 10cm: A₂ = -0,75J

• Khi nén 10cm từ vị trí cân bằng: A₃ = 0,25J

Lời giải:

Công của lực đàn hồi được tính theo công thức: A=1/2​k(x1/2​−x2/2​)

• Từ chiều dài tự nhiên (x₁ = 0, x₂ = 0,1m): A1​ = 1/2​×50×(02−0,12) = −0,25J

• Từ vị trí đã giãn 10cm (x₁ = 0,1m, x₂ = 0,2m): A2​ = 1/2​×50×(0,12−0,22) = −0,75J

• Từ vị trí nén 10cm (x₁ = -0,1m, x₂ = 0m): A3​ = 1/2​×50×(−0,12−02) = 0,25J

Nhận xét:

• A1​ < 0,A2​ < 0 => Lò xo nhận công, cần cung cấp năng lượng để kéo dãn.

• A3​ > 0 => Lò xo sinh công khi bị nén, có xu hướng đẩy về vị trí cân bằng.

Bài tập tính công suất nâng cao

Ngày tạo: 2025-03-04 08:26:48 | Người tạo: Phát Review