C

Máy đóng cọc hoạt động như sau: Búa máy được nâng lên đến một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng.

Khi búa máy được đưa lên cao, búa máy có thế năng trọng trường. Trong quá trình rơi, độ cao của búa so với mặt đất giảm dần, tốc độ chuyển động của búa tăng dần.

Do đó, năng lượng của búa chuyển từ thế năng trọng trường sang động năng. Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đẩy cọc cắm sâu xuống đất.

Khái niệm công suất: đặc trưng cho tốc độ sinh công, được đo bằng công sinh ra trong một giây \(P=\dfrac{A}{t}\) ngoài công thức này người ta còn sử dụng công thức tính công suất

\(P=F.v\)

Nguyên tắc hoạt động của hộp số xe máy:

Công suất của động cơ ô tô, xe máy là một đại lượng được duy trì không đổi, do đó nếu F tăng thì v giảm và ngược lại.

Như vậy, khi ô tô, xe máy chạy qua những đoạn đường khó đi (lên dốc, ma sát lớn) thì cường độ lực F phải tăng lên do đó vận tốc v phải giảm. Ngược lại ở những đoạn đường dễ đi (xuống dốc, ma sát nhỏ) cường độ lực F giảm và vận tốc v sẽ tăng. Việc điều chỉnh v tăng hay giảm được thực hiện bằng một thiết bị gọi là hộp số (sử dụng các bánh xe truyền động có bán kính to, nhỏ khác nhau).

Ví dụ: Một gàu nước khối lượng 10 kg được kéo đều lên cao 5 m trong khoảng thời gian 1 phút 40 giây. Công suất trung bình của lực kéo bằng bao nhiêu? (Lấy g = 9,8 m/s²)

Hướng dẫn giải:

Đổi 1 phút 40 giây = 100 s

- Công của lực kéo thực hiện khi kéo vật lên cao 5 m là:

A = P.h = m.g.h = 10.10.5 = 500 (J)

- Công suất trung bình của lực kéo bằng:

\(P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{500}{100}=5\left(W\right)\)

- Mô hình minh họa định luật bảo toàn năng lượng

Dụng cụ: một viên bi, hai thanh kim loại nhẵn, hai giá đỡ có vít điều chỉnh độ cao.

Chế tạo: Dùng hai thanh kim loại uốn thành đường ray và gắn lên giá đỡ để tạo được mô hình như hình bên.

Thí nghiệm:

+ Thả viên bi từ điểm A trên đường ray.

+ Kiểm chứng xem viên bi có lên được điểm D không?

Kết quả:

+ Viên bi lên gần tới điểm D. Vì:

+ Do trong quá trình viên bi di chuyển từ điểm A trên đường ray, có sự ma sát giữa viên bi và đường ray làm cho cả viên bi và đường ray nóng lên, đồng thời phát ra âm thanh.

+ Năng lượng dự trữ (thế năng trọng trường của viên bi tại điểm A) được chuyển hóa thành động năng để viên bi di chuyển lên gần tới điểm D và một phần năng lượng chuyển hóa thành nhiệt năng và năng lượng âm thanh.

Chứng tỏ năng lượng được bảo toàn, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

- Giải thích:

+ Khi một vật chuyển động lên dốc, công của trọng lực là công cản. Vì thành phần \(\overrightarrow{P_x}\) của \(\overrightarrow{P}\) lên phương chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động, làm cản trở chuyển động của vật.

+ Khi một vật chuyển động xuống dốc, công của trọng lực là công phát động. Vì thành phần \(\overrightarrow{P_x}\) của \(\overrightarrow{P}\) lên phương chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động.

+ Khi một vật chuyển động trên mặt phẳng ngang, trọng lực không thực hiện công. Vì trọng lực vuông góc với phương chuyển động.

Chế tạo chiếc cân như hình trên.

- Buộc chai nước vào một sợi dây treo, sau đó buộc vào thanh thước gỗ màu xanh (sao cho có thể dễ dàng di chuyển điểm treo chai nước để chai nước ở các vị trí khác nhau).

- Buộc hệ vào giá treo phía trên.

1.

Từ việc thực hiện thí nghiệm, ta thấy rằng kết quả bằng tính toán và bằng thí nghiệm gần bằng nhau.

2.

Đề xuất phương án thí nghiệm:

Dụng cụ:

+ Bảng

+ Hai ròng rọc động

+ Sợi dây chỉ

+ Các quả cân

Tiến hành thí nghiệm:

Móc các quả cân vào sợi dây và treo qua ròng rọc như hình vẽ

Ta sẽ tính được hai lực thành phần ở hai bên và lực ở giữa, từ đó rút ra được kết luận.

1.

- Lắp các dụng cụ như hình vẽ

- Dùng bút dạ đánh dấu vị trí thanh và vị trí A, B lên bảng thép

- Tháo các quả nặng và móc tất cả quả nặng đã dùng vào một móc treo trên thanh kim loại

- Điều chỉnh con trượt sao cho vị trí của thanh kim loại trùng với vị trí ban đầu được đánh dấu.

2.

Để F₁ và F₂ song song thì treo các quả cân thỏa mãn biểu thức:

\(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\)

3.

Cách xác định lực tổng hợp hai hai lực thành phần:

- Xác định vị trí lực thay thế hai lực thành phần giống câu 1

- Tính độ lớn của lực đó

1.

Các em tự thực hiện thí nghiệm

So sánh kết quả: giữa lí thuyết và thí nghiệm cho ra kết quả gần như nhau

2.

Bố trí thí nghiệm như hình vẽ:

1.

Cách để \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) đồng quy: Di chuyển hai lực kế sao cho dây cao su và các đoạn dây chỉ song song với mặt phẳng và tâm O của thước trùng với giao điểm của sợi dây và dây cao su.

2.

Các xác định lực thay thế hai lực thành phần:

+ Đánh dấu lên bảng sắt điểm A của đầu dây cao su

+ Tháo một lực kế ra

+ Di chuyển lực kế còn lại sao cho đầu dây cao su trùng với điểm A đã đánh dấu

3.

Sau khi bố trí thí nghiệm như ở câu 2 thì ta ghi lại đáp án của lực kế, đó là số chỉ của lực tổng hợp, thực hiện thí nghiệm thêm ít nhất 2 lần.