Công thức tính hiệu suất máy cơ đơn giản hay nhất - Vật lí lớp 8
Với loạt bài Công thức tính hiệu suất máy cơ đơn giản Vật Lí lớp 8 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 8.
Bài viết Công thức tính hiệu suất máy cơ đơn giản hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính hiệu suất máy cơ đơn giản Vật Lí 8.
1. Định nghĩa
- Máy cơ đơn giản là những thiết bị cơ học dùng để thay đổi hướng hoặc độ lớn của lực, giúp con người làm việc dễ dàng hơn.
- Các loại máy cơ đơn giản thường gặp:
+ Mặt phẳng nghiêng
+ Đòn bẩy
+ Ròng rọc cố định [hình a] và ròng rọc động [hình b]
- Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.
- Trong thực tế, ở các máy cơ đơn giản bao giờ cũng có ma sát. Do đó công thực hiện phải dùng để thắng ma sát và nâng vật lên. Công này gọi là công toàn phần, công nâng vật lên là công có ích. Công để thắng ma sát là công hao phí.
Công toàn phần = Công có ích + Công hao phí
Tỉ số giữa công có ích [Ai] và công toàn phần [Atp] gọi là hiệu suất của máy, kí hiệu là H.
2. Công thức
- Hiệu suất của một máy cơ đơn giản được tính theo công thức:
Trong đó:
Ai là công có ích [J],
Atp là công toàn phần [J],
H là hiệu suất của máy.
- Vì Atp luôn lớn hơn Ai nên hiệu suất của máy luôn nhỏ hơn 100%.
3. Kiến thức mở rộng
- Công thức tính công có ích: Ai = H.Atp.
- Công thức tính công toàn phần:
- Khi sử dụng máy cơ đơn giản:
Để kéo vật trọng lượng P lên độ cao h, công của lực kéo cần thiết: A = P.h.
Nếu dùng máy cơ đơn giản, vật chuyển động trên quãng đường s, lực kéo cần thiết là F, công của lực là: A = F.s.
+ Khi không xét đến lực ma sát, vì mặt phẳng nghiêng không cho ta lợi về công nên: A = A, suy ra công thức mặt phẳng nghiêng: F.s = P.h.
+ Trường hợp có ma sát: Ai = A = P.h, Atp = A = F.s
Suy ra:
Trong đó:
F là lực kéo vật [N]
P là trọng lượng của vật [N]
h là độ cao nâng vật [m]
s là:
+ Chiều dài mặt phẳng nghiêng [khi dùng mặt phẳng nghiêng]
+ Độ cao cần nâng vật [khi dùng ròng rọc cố định]
+ Chiều dài của đoạn dây dẫn cần kéo [khi dùng ròng rọc động]
H là hiệu suất của máy cơ đơn giản.
4. Bài tập minh họa
BÀI TẬP 1: Kéo một vật khối lượng 40 kg lên cao 3m bằng một mặt phẳng nghiêng dài 8m.
a. Tính lực kéo tối thiểu Fmin trong trường hợp không có ma sát.
b. Do có ma sát nên phải kéo vật với lực F = 180N. Xác định hiệu suất của mặt phẳng nghiêng.
Tóm tắt:
m = 40kg, h = 3m, s = 8m
a. Fmin = ?
b. F = 180N, H = ?
Giải:
Trọng lượng của vật cần kéo: P = 10.m = 10.40 = 400 [N].
a. Khi không có ma sát: Fmin.s = P.h
b. Khi có ma sát:
BÀI TẬP 2: Khi đưa một vật lên cao 2,5m bằng mặt phẳng nghiêng, người ta phải thực hiện một công là 3600J. Biết hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là 75%. Tính khối của vật đó.
Tóm tắt:
h = 2,5 m, Atp = 3600 J, H = 75%: m = ?
Giải:
Áp dụng công thức hiệu suất của mặt phẳng nghiêng:
Suy ra, trọng lượng của vật là:
Vậy của vật đó là:
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 8 quan trọng hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube Tôi