Từ độ cao 45m một người thả một vật có khối lượng 1 kg rơi tự do xuống mặt đất, lấy a/ Tính công của trọng lực trong thời gian 1 s kể từ khi vật bắt đầu rơi. b/ Tính công suất của trọng lực tại thời

Để giải bài tập này, chúng ta sẽ sử dụng định luật Newton, công thức tính công và công suất trong vật lý.

a/ Tính công của trọng lực trong thời gian 1 giây kể từ khi vật bắt đầu rơi:

Khi vật rơi tự do, trọng lực là lực duy nhất tác động vào nó. Lực trọng lực (F) tác động vào vật có khối lượng 1 kg sẽ là:

F = m g = 1 kg 9.81 m/s² = 9.81 N

Công của trọng lực (W) được tính bằng công thức:

W = F d cos(θ)

Trong đó:
- F là lực tác động
- d là quãng đường di chuyển
- θ là góc giữa lực và quãng đường di chuyển

Ở đây, lực trọng lực tác động theo phương thẳng đứng xuống dưới, và quãng đường di chuyển cũng theo phương thẳng đứng xuống dưới; do đó, θ = 0 độ và cos(0) = 1.

Quãng đường di chuyển d sau 1 giây theo công thức chuyển động thẳng biến đổi đều sẽ là:

d = v_0 t + (1/2) a * t²

Với v_0 = 0 (vì vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ), a = g = 9.81 m/s² và t = 1 s, ta có:

d = 0 1 + (1/2) 9.81 * (1)² = 4.905 m

Do đó, công của trọng lực trong 1 giây sẽ là:

W = F d cos(0) = 9.81 N * 4.905 m = 48.18 J

b/ Tính công suất của trọng lực tại thời điểm 2 giây:

Công suất (P) được tính bằng công thực hiện trong một khoảng thời gian, tức là:

P = W / t

Để tính công của trọng lực trong 2 giây, ta lại sử dụng công thức tương tự.

Quãng đường di chuyển d sau 2 giây sẽ là:

d = v_0 t + (1/2) a * t²

Với v_0 = 0, có:

d = 0 2 + (1/2) 9.81 * (2)² = 19.62 m

Vậy công của trọng lực lúc này sẽ là:

W = F d cos(0) = 9.81 N * 19.62 m = 192.23 J

Tiếp theo, công suất tại thời điểm t = 2 giây sẽ là:

P = W / t = 192.23 J / 2 s = 96.115 W

Vì vậy, tổng hợp lại chúng ta có:

a/ Công của trọng lực trong 1 giây là 48.18 J.

b/ Công suất của trọng lực tại thời điểm 2 giây là 96.115 W.