Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4

Mở đầu (trang 21) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4: Trong đời sống, ta thường nói cần “tốn công” khi thực hiện các công việc như cấy lúa, xây nhà, ngồi đợi xe,...Công trong mỗi trường hợp đó được xác định như thế nào?

Trả lời:

- Cấy lúa: công ở đây được xác định bằng việc xác định bằng việc người nông dân bỏ sức lực của mình ra để làm các công việc để sản xuất ra lúa như làm đất, gieo mạ,...

- Xây nhà: công được xác định trông qua sự tiêu tốn năng lượng, thời gian và sức lực của công nhân, nhà thầu.

- Ngồi đợi xe: công ở đây được xác định là việc con người tốn thời gian để chờ đợi xe gây nhiều bất tiện trong cuộc sống.

I. Công

Hoạt động (trang 22) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4: Hãy mô tả quá trình thực hiện công trong các ví dụ ở Hình 4.2 thông qua việc xác định lực tác dụng lên vật và quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực

Trả lời:

- Hình 4.2 a:

+ Các lực tác dụng lên vật: lực căng của sợi dây và trọng lực.

+ Lực căng của sợi dây làm vật đi lên.

=> Trường hợp này có xuất hiện công cơ học.

- Hình 4.2 b:

+ Các lực tác dụng lên vật: lực của tay và trọng lực.

+ Lực từ bàn tay tác dụng khiến chiếc lao bay vọt ra xa.

=> Trường hợp này có xuất hiện công cơ học.

- Hình 4.2 c:

+ Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực tác dụng lên người học sinh.

+ Học sinh không di chuyển nên trường hợp này không có công cơ học.

- Hình 4.2 d:

+ Các lực tác dụng lên vật là: Trọng lực và lực giữ của tay.

+ Quả tạ giữ nguyên vị trí, không di chuyển.

=> Trường hợp này không có công cơ học.

Câu hỏi (trang 22) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4: Một xe nâng tác dụng một lực hướng lên thẳng đứng, có độ lớn 700 N để nâng thùng hàn từ mặt đất lên độ cao 2 m. Tính công của lực nâng

Trả lời:

- Công của lực nâng là: A = F.s = 700.2 = 1400 J

II. Công suất

Hoạt động 1 (trang 23) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4: Hai xe nâng được dùng để nâng hai thùng hàng từ mặt đất (điểm A) tới sàn một xe tải có độ cao 1 m (điểm B). Xe thứ nhất nâng thùng hàng có trọng lượng 500 N hết thời gian 10 s (Hình 4.4). Xe thứ hai nâng thùng hàng có trọng lượng 700 N hết thời gian 15 s.

a. Tính công mà mỗi xe đã thực hiện để nâng thùng hàng.

b. So sánh công mỗi xe thực hiện được trong một giây.

Trả lời:

a. Công do xe thứ nhất thực hiện là: 

A₁ = F₁.s = P₁.s = 500 . 1 = 500 J.

Công do xe thứ hai thực hiện là:

A₂ = F₂.s = P₂.s = 700 . 1 = 700 J.

b.

- Công xe thứ nhất thực hiện được trong 1 s là: $$\frac{500}{10} = 50\text{ J/s}$$

- Công xe thứ hai thực hiện được trong 1 s là: $$\frac{700}{15} \approx 46,67\text{ J/s}$$

=> Vậy công của xe thứ nhất thực hiện trong mỗi giây lớn hơn so với xe thứ hai.

Hoạt động 2 (trang 24) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 4: Cứ mỗi lần đập, tim người thực hiện một công khoảng 1 J. Em hãy đề xuất cách đo công suất của tim bằng các sử dụng một đồng hồ bấm giây.

Trả lời:

- Ta có công suất được tính bằng công thức:  $\mathcal{P} = \frac{A}{t}$. Khi đã biết công mỗi nhịp đập $A \approx 1\text{ J}$, ta có thể đo công suất của tim thông qua việc đo thời gian nhịp đập bằng đồng hồ bấm giây.

- Người thực hiện sẽ dùng đồng hồ bấm giây đếm số nhịp đập của tim trong một khoảng thời gian nhất định. 

- Tổng công do tim thực hiện trong thời gian $t$ là: $A_{\text{tổng}} = N \cdot 1\text{ J} = N\text{ (J)}$.

- Áp dụng công thức $\mathcal{P} = \frac{N}{t}$ để suy ra công suất trung bình của tim.