Công cơ học là một khái niệm quan trọng trong vật lý, mô tả sự chuyển đổi năng lượng khi một lực tác dụng lên một vật và làm vật đó di chuyển. Để hiểu rõ “Trường Hợp Nào Sau đây Có Công Cơ Học Chọn đáp án đúng Nhất”, chúng ta cần nắm vững định nghĩa và các yếu tố ảnh hưởng đến công cơ học.
Công cơ học (A) được tính bằng công thức:
A = F s cos(α)
Trong đó:
- F là độ lớn của lực tác dụng (đơn vị: Newton – N)
- s là quãng đường vật di chuyển (đơn vị: mét – m)
- α là góc giữa hướng của lực và hướng chuyển động.
Vậy, công cơ học chỉ xuất hiện khi có lực tác dụng làm vật di chuyển và hướng của lực không vuông góc với hướng chuyển động. Dưới đây là một số trường hợp cụ thể và phân tích để xác định trường hợp nào có công cơ học:
-
Người giữ một vật nặng đứng yên: Trong trường hợp này, người tác dụng một lực lên vật để chống lại trọng lực, nhưng vật không di chuyển. Do đó, quãng đường s = 0, và công cơ học A = 0.
-
Vật chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang: Nếu vật chuyển động thẳng đều, lực tác dụng lên vật có thể khác không (ví dụ, lực ma sát), nhưng tổng lực tác dụng lên vật bằng không. Vì vậy, gia tốc bằng 0 và công do các lực thực hiện có thể triệt tiêu lẫn nhau. Nếu chỉ xét một lực duy nhất, công cơ học có thể khác không nếu lực đó có thành phần theo hướng chuyển động.
-
Lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vệ tinh nhân tạo đang chuyển động tròn đều: Lực hấp dẫn hướng vào tâm quỹ đạo tròn, trong khi vận tốc của vệ tinh luôn tiếp tuyến với quỹ đạo. Do đó, góc α giữa lực và vận tốc là 90 độ, cos(90) = 0, và công cơ học A = 0.
-
Người đẩy một chiếc xe nhưng xe không di chuyển: Tương tự như trường hợp 1, người tác dụng lực, nhưng xe không di chuyển (s = 0), nên công cơ học A = 0.
-
Một vật rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực: Trong trường hợp này, trọng lực tác dụng lên vật và vật di chuyển theo phương của trọng lực. Góc α giữa lực và hướng chuyển động là 0 độ, cos(0) = 1. Do đó, công cơ học A = F * s, với F là trọng lực và s là quãng đường rơi.
Như vậy, trong các trường hợp trên, trường hợp “một vật rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực” là trường hợp có công cơ học.
Vậy, đáp án đúng nhất cho câu hỏi “trường hợp nào sau đây có công cơ học chọn đáp án đúng nhất” là:
- Một vật rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực.
Để hiểu sâu hơn về công cơ học, chúng ta cần xem xét các yếu tố khác như lực cản, lực ma sát và các dạng năng lượng liên quan.
Các yếu tố ảnh hưởng đến công cơ học:
- Lực: Lực càng lớn, công cơ học càng lớn (nếu quãng đường và góc không đổi).
- Quãng đường: Quãng đường vật di chuyển càng dài, công cơ học càng lớn (nếu lực và góc không đổi).
- Góc giữa lực và hướng chuyển động: Góc α ảnh hưởng đến công cơ học thông qua hàm cos(α). Khi α = 0, công cơ học đạt giá trị lớn nhất. Khi α = 90 độ, công cơ học bằng 0.
Ví dụ minh họa:
Một người kéo một chiếc xe trượt tuyết trên mặt phẳng ngang với một lực 100N, xe di chuyển được 10m. Nếu dây kéo song song với mặt đất, công cơ học thực hiện là:
A = 100N 10m cos(0) = 1000 J (Joule)
Nếu dây kéo tạo với mặt đất một góc 30 độ, công cơ học thực hiện là:
A = 100N 10m cos(30) ≈ 866 J
Thông qua bài viết này, hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm công cơ học và có thể xác định chính xác “trường hợp nào sau đây có công cơ học chọn đáp án đúng nhất”. Việc nắm vững kiến thức này sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập và ứng dụng vật lý một cách hiệu quả.
