báo cáo đề tài công và năng lượng

Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ
ĐẠI CƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
CÔNG & NĂNG LƯỢNG
GVHD: Thầy NGUYỄN TRẦN HỒNG NHẬT
Nguyễn Hồng Thắng 21203512
Phan Công Tin 21203852
Võ Tấn Thông 21203667
Nguyễn Quang Thắng 21203515
Đặng Quang Tín 21203854
Vi Cao Tín 21203888
Hoàng Trung Tín 21203857
Đoàn Văn Thừa 21203784
Tạ Thành Quấn 21202991
Nguyễn Tiến Trình 21204086

1
I. Công
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
2
1. Công cơ học
a. Định nghĩa:Công cơ học, là một đại lượng vô hướng có thể mô tả như là
tích của lực nhân với quãng đường dịch chuyển mà nó gây ra, và nó được
gọi là công của lực.
b. Biểu thức: A= =Fd cos (1)
Với:- : một lực không đổi theo thời gian
- :vectơ độ dời
- θ :là góc giữa vectơ lực và vectơ độ dời
*Định nghĩa chung cho công cơ học được cho bởi tích phân đường sau đây:

với: - C quỹ đạo của điểm đặt lực.
- là vectơ lực.
- là vectơ vị trí.
- =d/dt là vận tốc của nó.

•
Mô men và sự quay
Công thực hiện bởi một mô men có thể được tính
theo cách tương tự,như là một lực có độ lớn không
đổi tác động vuông góc lên một cánh tay đòn.
Ngoài ra công còn được tính như sau:
Với:- là vectơ mô men tác động vào vật.
- là vectơ góc quay của vật quay.
- =d/dt là vectơ vận tốc góc của vật quay.
c. Đơn vị: Đơn vị SI của công là joule(J)
theo định nghĩa thì công đơn vị là newton-mét (N.m)
Ngoài ra còn có các đơn vị khác là mã lực,therm,
BTU và Ca-lo.
Nhiệt lượng và công có cùng đơn vị đo.

Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
3
James Prescott Joule
(1818 - 1889)
Nhà bác học người
Anh
2. Công suất
a. Định nghĩa:
Công suất P là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh
công của vật, được đo bằng thương số giữa công ∆W và thời

gian để thực hiện công ấy ∆t
b. Biểu thức: P= hay ở dạng vi phân
Công suất trung bình
c.Đơn vị P=
P còn có đơn vị là watt (W)
1 (W) = 1 (J/s) ; 1 (kW) = 1000 (W)
1(MW) = 106 (W)

Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
4
Start
Công của hổ sinh ra bằng với công của báo,
nhưng thời gian sinh công của chúng khác
khác nhau, để so sánh khả năng sinh công của
mỗi con vật phải dùng đại lượng nào !?
Jun (J)
Giây (s)
J/s
Jame Watt (1736 - 1819)
Nhà bác học người Anh
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
5
d. Chú ý :Công suất của động cơ còn được tính bằng đơn vị mã lực (HP –
horse power). Mã lực là công suất xấp xỉ bằng công suất một con ngựa
VD : Chiếc bơm nước dưới có công suất là 1 mã lực
1 Mã lực = 1 HP = 736 (W)

Ngoài công suất trong cơ học, còn có nhiều loại công suất khác nhau,
các con số này thường được ghi trên các vật dụng.

≈
*Trong chuyển động đều P===F.V hay
*Trong chuyển động quay thời gian Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới tác dụng của mômen M thì
công suất là:
Với công suất nhất định, muốn tăng lực thì phải giảm vận tốc, cấu tạo của hộp số giúp điều chỉnh
lực tác dụng của động cơ.
II. Năng Lượng

Định nghĩa: Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công hay làm thay đổi
trạng thái lên một hệ vật chất.
•
theo lý thuyết tương đối: Năng lượng là một thước đo khác của lượng vật chất được xác định theo
công thức liên quan đến khối lượng toàn phần E = mc².

Các dạng năng lượng: Cơ năng( Động năng, thế năng), Nhiệt năng, Nội năng,năng lượng hạt nhân
Vậy -Năng lượng là đại lượng vô hướng
-Đơn vị hệ SI là jun (J)

Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
6
1.Động năng (Wđ )
a.Định nghĩa và biểu thức:
•
Động năng của một vật là năng lượng mà nó có được từ chuyển động của nó.
•
Biểu thức:
*Trong chuyển động quay:
Eđ = Et + Eq =½.m.v2+½.I.ω2
•

Tính chất
•
Lý thuyết tương đối hẹp:
b.Định lí động năng:
xét ví dụ.
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
7
- m: Khối lượng của vật (kg).
- v: Vận tốc của vật tại thời
điểm đang xét (m/s).
-Eđ,Wđ:Động năng của vật(J)
-Et,Eq:động năng tịnh tiến,
động năng quay của vật.
-I mô men quán tính
-ω: vận tốc góc
-c:tốc độ ánh sáng
- Voâ höôùng, döông
- Wñ coù tính töông ñoái
2
ñ
mv
2
1
W
=
ta được :
hay Wđ - W0đ = A
Phát biểu định lí:
Độ biến thiên động năng bằng công ngoại lực tác dụng lên vật.
Nếu A>0 thì động năng tăng, ngược lại A<0 động năng giảm.

Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
8
Xét 1 vật đang c/đ trên đường dưới tác dụng của lực F, vật đi được quảng
đường là S(hình vẻ)
ta có A = F.S.cosα mà F.cosα = F1 nên A = F1.S
theo định luật 2 niu-ton: F1 = m.a
S
V
r
F
r
α
1
F
r
2 2
0
1 1
mv mv A
2 2
− =
2.Thế năng (Wt )

Định Nghĩa & Phân loại:
•
Thế năng là trường thế vô hướng của trường véctơ lực bảo toàn.
•
Phân loại: hấp dẫn

đàn hồi
tĩnh điện
a) Thế năng hấp dẫn: lực hấp dẫn là một
lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp
này gọi là thế năng hấp dẫn .φ = m h |g|
b) Thế năng đàn hồi:Lực đàn hồi của lò xo
lý tưởng là lực bảo toàn, trong trường hợp này
gọi là thế năng đàn hồi.φ = k x2/2
d) Thế năng tĩnh điện:lực tĩnh điện là một lực
bảo toàn, và thế năng trong trường hợp này là thế năng tĩnh điện.φ = q V
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
9
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
10
3.Nhiệt năng
a)Định nghĩa:là một dạng năng lượng dự
trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động
nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên
vật chất. KH: Q
b)Tính chất: Nhiệt năng có thể được
tạo ra hoặc thay đổi, bằng cách chuyển hóa giữa năng lượng có hướng (thế
năng, động năng định hướng trên tầm vĩ mô) và năng lượng hỗn loạn, qua
các quá trình vĩ mô.
* Khi nhiệt độ thay đổi:
-m: khối lượng (kg)
-c: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
-∆t: độ biến thiên nhiệt độ (0C hay K)
Nhiệt từ Mặt trời cung cấp nguồn gốc
cho sinh vật trên Trái đất.
Q=mc∆t

c) Các hình thức truyền nhiệt:
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
11
Đối lưu
Bức xạ
Dẫn nhiệt
4.Nội năng:
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
12
Các phân tử chuyển động
Các phân tử có lực tương tác
Thế năng phân tử
Động năng phân tử
Nội năng là tổng động năng và thế năng của tất cả các phân tử cấu
tạo nên vật. Nội năng kí hiệu bằng chữ U và có đơn vị là jun
Nội năng của
một vật phụ
thuộc những
yếu tố nào?
Nhiệt độ thay đổi
Thể tích thay đổi
Nội năng thay đổi
Vậy U=f(T, V)
•
Độ biến thiên nội năng: (∆U)
•
Các Cách làm thay đổi nội năng:
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
13
∆U=U2-U1

Thay đổi V Thay đổi T
Thay đổi U
Thực hiện công Truyền nhiệt Thực hiện công Truyền nhiệt
5.Định luật bảo toàn cơ năng.
Năng năng lượng không thể tự nhiên
sinh ra hoặc mất đi nó chỉ chuyển hóa
từ dạng này sang dạng khác.
6.Năng Lượng tối.
Năng lượng tối là dạng năng
lượng chưa quan sát và nghiên
cứu đầy đủ được, lấp đầykhông gian vũ trụ, là nguyên nhân sự giãn nở của vũ trụ.
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
14
Thí nghiệm của James Prescott
Joule, năm 1843
Cảm ơn
thầy và các bạn đã lắng
nghe
Khoa CƠ KHÍ, đại học bách khoa tp.hcm VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
15