Công suất là gì? Tổng hợp lý thuyết và bài tập thực hành về công suất

Công suất là gì? 

Có thể bạn đã tìm hiểu trước đó về công hay công cơ học là gì? Trong những trường hợp mà có lực tác dụng vào vật làm vật chuyển dời một quãng đường, độ dài nhất định thì ta nói có công cơ học xuất hiện.

Vậy công cũng sẽ phụ thuộc vào hai yếu tố chính đó là độ lớn của lực tác dụng vào vật và quãng đường vật dịch chuyển là bao nhiêu. 

Công được ký hiệu là A. Chúng ta cũng không thể quên đơn vị tính công là J (đọc là Jun), 1 J = 1 Nm. 

Hiểu được bản chất của công rồi chúng ta sẽ dễ dàng đi đến được định nghĩa công suất là gì? 

Định nghĩa chính xác về công suất: Công suất là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian. 

Cũng giống như để biết được ai chạy nhanh hơn ai người ta dựa vào vận tốc để đo lường. Thuật ngữ công suất được sử dụng khi người ta muốn biết người nào hay loại máy móc nào làm việc tốt hơn khỏe hơn, tức có công suất lớn hơn. Ngoài ra, trong chương trình học phổ thông bạn cũng sẽ được làm quen với các khái niệm như: Công suất điện (W), Công suất cơ học (HP), Công suất nhiệt (cal/s), Công suất âm thanh (dB),....

Ký hiệu của công suất là P 

Ví dụ có hai người cùng làm một công việc giống nhau là kéo một chiếc xe hai khoảng thời gian khác nhau. Hai lực của người kéo cũng khá nhau, vậy làm sao để biết được người nào làm việc hiệu quả hơn?

Câu trả lời chính là so sánh công suất của hai người này. Để so sánh được ta cần tính được độ lớn công suất, cách tính thế nào được tìm hiểu ngay dưới đây. 

Công thức tính công suất

Dựa vào định nghĩa công suất, ta cũng dễ dàng nhận biết được công thức tính công suất như sau: 

P = công thực hiện/ thời gian thực hiện 

Từ công thức ta cũng suy ra được: 

• Tính công thực hiện được: A = P.t 

• Tính thời gian thực hiện công: t = A/P 

• Tính công suất khi biết lực F và vận tốc v: P = A/t = (F.s)/t = F.v (do v = s/t) 

Chú thích: 

• P: Công suất (J/s) 

• A: Công thực hiện (J) 

• t: Thời gian thực hiện (s) 

Ví dụ áp dụng công thức: Một con ngựa kéo một cái xe đi đều với vận tốc 9km/h. Lực kéo của ngựa là 200N. Tính công suất của ngựa.

Giải: Trong 1 giờ, ngựa kéo xe đi được quãng đường là: s = v.t = 9.1 = 9 km = 9000 m 

Đổi 1h = 3600 s 

Vậy công suất của lực ngựa kéo xe đi trong 1 giờ là: P = A/t = (F.s)/t = (200. 9000)/3600 = 500 (W) 

Đơn vị của công suất 

Khi đơn vị của công A là 1 J, thời gian thực hiện là 1 s thì công suất tương đương là P = 1J/1s = 1 J/s (Jun trên giây) 

Vậy ta có đơn vị của công suất là J/s, đơn vị này được gọi là oát 

Đơn vị công suất ký hiệu là W (đọc là oát). 

Đơn vị của công suất W được đặt tên theo một nhà phát minh người Scotland tên là James Watt (1736 - 1819). Ông chính là người đã đưa ra khái niệm mã lực và đơn vị SI của của năng lượng Oát (được đặt theo tên ông). 

Đổi một số đơn vị công suất như sau: 

• 1 W = 1 J/s 
• 1kW (kilôoát) = 1000 W 
• 1 MW (mêgaoát) = 1000 kW = 1 000 000 W 

Ngoài các đơn vị trên ra ta còn có các đơn vị công suất khác được gọi là đơn vị mã lực (sức ngựa)

Theo người Anh 1 mã lực hay 1 HP = 746 W

Theo người Pháp, 1 mã lực hay 1 CV = 736 W 

Công suất tiêu thụ và sử dụng điện năng trong đời sống

Các loại máy móc, thiết bị được sử dụng trong đời sống, đặc biệt đời sống gia đình như quạt, nồi cơm điện, điều hoà…đều hoạt động theo một công suất riêng nhất định. 

Tại sao người ta lại cần quan tâm đến công suất của những thiết bị này? Bởi mỗi tháng, mỗi hộ gia đình phải thanh toán hoá đơn tiền điện, mà điện tiêu thụ lại được tính dựa trên công suất. 

Công thức tính điện năng tiêu thụ điện là: A = P.t (A là lượng tiêu thụ điện trong khoảng thời gian t). 

Vậy để kiểm soát lượng điện tiêu thụ, hay chủ động biết được lượng điện tiêu thụ trong gia đình là khoảng bao nhiêu để điều chỉnh tần suất sử dụng các thiết bị hay chọn thiết bị phù hợp với điều kiện kinh tế thì ta cần biết công suất của từng thiết bị trước khi mua (công suất luôn được ghi trên sản phẩm). 

Chẳng hạn công suất tiêu thụ của tủ lạnh là 120 W, tủ lạnh hoạt động liên tục 24h/ ngày thì cần tiêu thụ lượng điện khoảng A = 0,12 kW. 24 = 2,88 kWh. 

Xem thêm: Giải thích định luật về công dễ hiểu nhất | Vật lý 8 bài 14

Giải bài tập về công suất vật lý 8 bài 15

Câu 1: Tính công suất của một người đi bộ, nếu trong hai giờ người đó bước đi 10000 bước và mỗi bước cần một công là 40J.

Đáp án: Trước tiên ta đổi 2h = 7200 s. 

Theo đề bài mỗi bước đi người đó cần thực hiện một công = 40 J, vậy 10000 bước thực hiện công là: A = 10000. 40 = 400 000 J

Suy ra công suất của người đi bộ cần tính là: P = A/t = 400000/ 7200 = 55,55 W

Câu 2: Tính công suất của dòng nước chảy qua đập ngăn cao 25m xuống dưới, biết rằng lưu lượng dòng nước là 120 m3/phút (khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3). 

Đáp án: 

Lưu lượng dòng nước là 120 m3/phút 

Suy ra trong thời gian t = 1 phút = 60s thì lượng nước chảy có khối lượng là:

m = D.V = 1000.120 = 120000 kg

Trong một phút, trọng lượng của nước chảy là: 

P = 10.m = 10.120000 = 1200000 N.

Trong thời gian 1 phút, nước rơi từ độ cao 25m xuống dưới nên công thực hiện được trong thời gian đó là:

A = P.h = 1200000.25 = 30. 106 J

Vật ta tính được công suất của dòng nước là: P = A/t = 30. 106 / 60 = 5. 105 W = 500 kW. 

Câu3: Cần cẩu thứ nhất nâng một vật nặng 4000N lên cao 2 m trong 4 giây. Cần cẩu thứ hai nâng vật nặng 2000N lên cao 4 m trong vòng 2 giây. So sánh công suất của 2 cần cẩu? 

Đáp án: 

Tính được công suất cần cẩu thứ nhất thực hiện được là: 

P1 = A1/ t1 = (P1.h1)/t1= (4000.2)/4 = 2000 W

Công suất cần cẩu thứ hai thực hiện được là: 

P2 = A2/t2 = (P2.h2)/t2 = (2000.4)/2= 4000 W

Suy ra P1< P2 vậy công suất của cần cẩu thứ nhất nhỏ hơn tần suất của cây cầu thứ 2. 

Câu 4: Trên một máy kéo có ghi: công suất 10CV ( mã lực). Nếu coi 1CV= 736W thì điều ghi trên máy có ý nghĩa là? 

A. Máy kéo có thể thực hiện công 7 360 kW trong 1 giờ

B. Máy kéo có thể thực hiện công 7 360 kW trong 1 giây

C. Máy kéo có thể thực hiện công 7 360 kJ trong 1 giờ

D. Máy kéo có thể thực hiện công 7 360 J trong 1 giây

Đáp án: D

Câu 5: Một con ngựa kéo một cái xe với một lực không đổi bằng 80N và đi được 4,5km trong nửa giờ. Tính công và công suất trung bình của con ngựa? 

Đáp án: Ngựa thực hiện một công là: 360 000 J. Công suất trung bình của ngựa là 200 W. 

Kết luận 

Bài viết trên chắc hẳn đã giúp chúng ta hiểu tường tận về công suất. Công suất chính là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian. Qua đó ta cũng biết cách tính công và tính lượng điện tiêu thụ dựa trên công suất của mỗi thiết bị, máy móc trong gia đình. Monkey hy vọng bạn có được nhiều kiến thức bổ ích qua bài viết này.