Một người có khối lượng là 55kg ở tầng thứ 5 của một ngôi nhà, mỗi ngày phải xách 20 xô nước, mỗi xô nặng 12 lít, từ sân lên nhà của mình. Cho biết mỗi tầng nhà cao 3,2m. Tính:
a. Công có ích để đưa nước lên. ( Bỏ qua khối lượng của xô )
b. Công của người đó phải thực hiện mỗi ngày nếu mỗi lần chỉ xách 1 xô nước, tính hiệu suất làm việc của người đó.
c. Công của người đó phải thực hiện và hiệu suất làm việc, nếu mỗi lần người đó xách 2 xô nước.
Đổi: 12 lít = 12kg.
a. Khối lượng của 12 xô nước là:
$m_{n}$ = 20.m = 20.12 = 240 kg.
Trọng lượng của người đó và 20 xô nước là:
$P_{1}$ = 10($m_{1}$ + $m_{n}$) = 10.(55 + 240) = 2950$N$.
Để xách nước lên tầng thứ 5 thì người đó phải vượt qua 4 tầng dưới nên chiều cao mà người đó cần phải xách nước nên là:
$h_{1}$ = 4.h = 4.3,2 = 12,8m.
Công có ích để đưa nước lên là:
$A$ = $P_{1}$ . $h_{1}$ = 2950.12,8 = 37760$J$.
b. Trọng lượng của người đó và 1 xô nước là:
$P_{2}$ = 10.($m_{1}$ + m) = 10.(12 + 55) = 670$N$.
Nếu chỉ xách 1 xô nước mỗi lần thì người đó phải thực hiện công mỗi ngày là:
$A_{1}$ = $P_{2}$ . $h_{1}$ = 670.12,8 = 8576$J$.
Hiệu suất làm việc của người đó là:
$H_{1}$ = $\frac{A_1}{A}$ . 100% = $\frac{8576}{37760}$ . 100% = 22,71%.
c. Trọng lượng của người đó và 2 xô nước là:
$P_{3}$ = 10.($2.m_{1}$.m) = 10.(2.12+55) = 790$N$.
Nếu chỉ xách 2 xô nước mỗi lần thì ngfuowfi đó phải thực hiện công mỗi ngày là:
$A_{2}$ = $P_{3}$.$h_{1}$ = 790.12,8 = 10112$J$.
Hiệu suất làm việc của người đó:
$H_{2}$ = $\frac{A_2}{A}$ . 100% = $\frac{10112}{37760}$ . 100% = 26,78%.
Đáp án:
a. ${A_i} = 30720J$
b. $\begin{array}{l}
A = 171520J\\
H = 17,91\%
\end{array}$
c. $\begin{array}{l}
A’ = 101120J\\
H’ = 30,38\%
\end{array}$
Giải thích các bước giải:
12 lít nước có khối lượng 12kg
Đi từ tầng 1 đến tầng 5 tức là người đó đi qua 4 tầng.
a. Công có ích để đưa nước lên là:
${A_i} = {P_{xo}}.h = \left( {12.20.10} \right).\left( {3,2.4} \right) = 30720J$
b. Công một người đó thực hiện mỗi ngày là:
$\begin{array}{l}
{A_P} = n.P.h = 20.55.10.\left( {3,2.4} \right) = 140800J\\
\Rightarrow A = {A_i} + {A_P} = 30720 + 140800 = 171520J
\end{array}$
Hiệu suất làm việc của người đó là:
$H = \dfrac{{{A_i}}}{A}.100\% = \dfrac{{30720}}{{171520}}.100\% = 17,91\% $
c. Công thực hiện được và hiệu suất lúc này là:
$\begin{array}{l}
{A_P}’ = n’.P.h = \dfrac{{20}}{2}.55.10.\left( {3,2.4} \right) = 70400J\\
\Rightarrow A’ = {A_i} + {A_P}’ = 30720 + 70400 = 101120J\\
H’ = \dfrac{{{A_i}}}{{A’}}.100\% = \dfrac{{30720}}{{101120}}.100\% = 30,38\%
\end{array}$