Công cụ này dùng để làm gì
Công cụ này giúp bạn giải phương trình vật lý cơ bản về công cơ học, \(W = F \cdot s\), cùng với dạng có góc \(W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)\). Công (W) tính bằng jun, lực (F) tính bằng niutơn, còn quãng đường (s) tính bằng mét. Bạn có thể tìm bất kỳ đại lượng nào trong ba đại lượng này khi đã biết hai đại lượng còn lại (và góc khi cần). Đây là vật lý thuần túy, nên công thức áp dụng giống nhau ở mọi nơi mà không phụ thuộc vào quy ước vùng miền.
Cách sử dụng
Hãy chọn đại lượng bạn muốn tính trong mục "Chọn phép tính". Nhóm đầu tiên sử dụng công thức đơn giản \(W = Fs\); nhóm thứ hai có thêm góc theta giữa vectơ lực và hướng dịch chuyển. Nhập các giá trị đã biết, chọn đơn vị cho từng đại lượng, và nếu cần thì nhập góc (theo độ) cùng số chữ số có nghĩa. Mọi giá trị sẽ được quy đổi về đơn vị cơ bản trong hệ SI, áp dụng công thức, rồi kết quả được chuyển ngược lại về đơn vị bạn đã chọn cho đại lượng cần tìm.
Giải thích công thức
Công là năng lượng được truyền khi một lực làm vật di chuyển. Chỉ thành phần lực cùng phương với chuyển động mới sinh công, đó là lý do công thức xuất hiện hàm cosin của góc:
$$W = F\,s\,\cos(\theta)$$Khi \(\theta = 0\), lực hoàn toàn cùng hướng chuyển động (\(\cos 0 = 1\)) và \(W = Fs\). Khi \(\theta = 90\) độ, lực vuông góc với chuyển động, \(\cos 90 = 0\), nên không sinh công. Khi góc nằm trong khoảng 90 đến 180 độ, cosin mang giá trị âm, dẫn đến công âm (năng lượng bị lấy đi).
Ví dụ minh họa
Một lực 100 N đẩy một thùng hàng đi 5 m, với phương lực hợp với hướng dịch chuyển một góc 60 độ. Vì \(\cos 60 = 0{,}5\) nên công sinh ra là
$$W = 100 \times 5 \times 0{,}5 = 250 \text{ J}$$Ngược lại, nếu biết \(W = 250\) J, \(s = 5\) m và \(\theta = 60\) độ thì
$$F = \frac{250}{5 \times 0{,}5} = 100 \text{ N}$$Câu hỏi thường gặp
Vì sao công có thể mang giá trị âm? Khi lực ngược chiều với chuyển động (góc lớn hơn 90 độ), nó lấy bớt năng lượng của vật, do đó công mang giá trị âm.
Máy tính dùng định nghĩa nào cho BTU và calo? Công cụ này sử dụng định nghĩa "trung bình" (mean): 1 BTU = 1055,87 J và 1 cal = 4,19002 J. Các giá trị này khác đôi chút so với định nghĩa nhiệt hóa học (thermochemical) hay định nghĩa IT.
Nếu tôi tìm lực hoặc quãng đường mà mẫu số bằng 0 thì sao? Phép chia cho 0 không xác định, nên máy tính sẽ trả về thông báo "không xác định". Điều này xảy ra khi quãng đường bằng 0 (lúc tìm F) hoặc lực bằng 0 (lúc tìm s), hoặc khi \(\theta = 90\) độ trong các chế độ có góc.
