Công cụ tính công suất từ lực và vận tốc là gì?
Công cụ này giúp bạn tính công suất cơ học tức thời sinh ra khi một lực tác dụng lên vật đang chuyển động với vận tốc cho trước. Công suất chính là tốc độ thực hiện công, và khi một lực không đổi đẩy một vật, công suất bằng tích của lực với vận tốc và cosin của góc hợp bởi lực và phương chuyển động.
Cách sử dụng
Nhập độ lớn của lực theo niutơn (N), vận tốc theo mét trên giây (m/s) và góc \(\theta\) giữa vectơ lực và vectơ vận tốc theo độ. Nếu lực tác dụng đúng theo phương chuyển động, bạn cứ để góc bằng 0°. Công cụ sẽ trả về công suất theo watt, kilowatt và mã lực.
Giải thích công thức
Phương trình cơ bản là $$P = F \cdot v \cdot \cos\theta$$. Chỉ thành phần của lực cùng phương với chuyển động (\(F\cdot\cos\theta\)) mới sinh công, nên khi lực vuông góc với chuyển động (\(\theta = 90°\)) thì \(\cos\theta = 0\) và không có công suất nào được sinh ra. Khi lực ngược hoàn toàn với chuyển động (\(\theta = 180°\)), công suất mang giá trị âm, nghĩa là năng lượng đang bị lấy đi.
Ví dụ minh họa
Giả sử một lực 200 N tác dụng lên một xe đẩy chuyển động với vận tốc 5 m/s, lực hợp với phương chuyển động góc 0°. Khi đó $$P = 200 \times 5 \times \cos(0°) = 200 \times 5 \times 1 = 1000 \text{ W}$$ tức 1 kW (khoảng 1,34 mã lực).
Câu hỏi thường gặp
Công cụ dùng đơn vị nào? Hệ SI: niutơn cho lực và mét trên giây cho vận tốc, cho ra kết quả công suất bằng watt.
Vì sao phải tính cả góc? Công suất chỉ phụ thuộc vào thành phần lực cùng phương với vận tốc. Hệ số cosin chính là để tính đến các lực tác dụng theo một góc nghiêng.
Công suất có thể âm không? Có. Nếu góc lớn hơn 90°, \(\cos\theta\) âm và lực đang sinh công âm, tức là làm giảm động năng của vật.
