Công Suất
Khái niệm, công thức $\mathscr{P} = \dfrac{A}{t}$, liên hệ $\mathscr{P} = F \cdot v$ và ứng dụng thực tiễn
Trong thực tế, khi đánh giá việc thực hiện công của một người hay một thiết bị, ta không chỉ quan tâm đến tổng công thực hiện được mà còn quan tâm đến tốc độ sinh công — tức là công đó được hoàn thành nhanh hay chậm.
▸ Ví dụ minh hoạ (SGK)
• Công nhân (1): kéo xô $20$ kg lên $10$ m trong $10$ s.
• Công nhân (2): kéo xô $21$ kg lên $11$ m trong $20$ s.
Tính công thực hiện:
$\;A_1 = m_1 g h_1 = 20 \cdot 10 \cdot 10 = 2\,000$ J
$\;A_2 = m_2 g h_2 = 21 \cdot 10 \cdot 11 = 2\,310$ J
Tính công sinh ra trong mỗi giây:
$\;\dfrac{A_1}{t_1} = \dfrac{2\,000}{10} = 200$ J/s
$\;\dfrac{A_2}{t_2} = \dfrac{2\,310}{20} = 115{,}5$ J/s
Nhận xét: Tuy công nhân (2) thực hiện tổng công lớn hơn, nhưng trong mỗi giây công nhân (1) sinh ra nhiều công hơn $\Rightarrow$ công nhân (1) thực hiện công nhanh hơn.
• Máy có hiệu suất cao cũng không nhất thiết có công suất lớn.
• Công suất lớn KHÔNG nghĩa là sinh tổng công nhiều — tổng công còn phụ thuộc vào thời gian: $A = \mathscr{P} \cdot t$.
Nếu trong khoảng thời gian $t$, công thực hiện được là $A$, thì công suất được xác định bởi:
• $t$: thời gian thực hiện công, đơn vị giây (s).
• $\mathscr{P}$: công suất, đơn vị oát (W).
▸ Đơn vị công suất
kW.h là đơn vị công (năng lượng) — bằng công mà thiết bị có công suất $1$ kW sinh ra trong $1$ giờ:
$\;1$ kW.h $= 1\,000 \cdot 3\,600 = 3{,}6 \cdot 10^6$ J.
Giải: Một ngày đêm có $t = 24 \cdot 3\,600 = 86\,400$ s.
$\;A = \mathscr{P} \cdot t = 3 \cdot 86\,400 = 259\,200$ J $\approx 2{,}59 \cdot 10^5$ J.
Khi vật chuyển động cùng hướng với lực tác dụng và lực không đổi, ta biến đổi công thức công suất:
• Công suất tức thời: $\mathscr{P}_t = F \cdot v_t$
Trường hợp tổng quát (lực hợp với hướng chuyển động góc $\alpha$):
$\;\mathscr{P} = F \cdot v \cdot \cos\alpha$.
▸ Ý nghĩa thực tiễn quan trọng
• Lực $F$ tăng $\Rightarrow$ tốc độ $v$ giảm.
• Lực $F$ giảm $\Rightarrow$ tốc độ $v$ tăng.
Điều này giải thích nhiều ứng dụng thực tế:
(tốc độ cao)
(lực kéo lớn)
Giải:
$\;v = \dfrac{s}{t} = \dfrac{8}{10} = 0{,}8$ m/s.
Vì kéo đều: $F = P = mg = 15 \cdot 10 = 150$ N.
$\;\mathscr{P} = F \cdot v = 150 \cdot 0{,}8 = 120$ W.
▸ Các bước chung
• Biết $A$ và $t$ $\to$ $\mathscr{P} = \dfrac{A}{t}$
• Biết $F$ và $v$ $\to$ $\mathscr{P} = F \cdot v$
▸ Dạng 1: Tính $\mathscr{P}$ cơ bản dùng $\mathscr{P} = A/t$
Giải: Lực kéo cùng hướng chuyển động:
$\;A = F \cdot s = 20\,000 \cdot 18 = 360\,000$ J.
$\;\mathscr{P} = \dfrac{A}{t} = \dfrac{360\,000}{10} = 36\,000$ W $= 36$ kW.
▸ Dạng 2: Sử dụng $\mathscr{P} = F \cdot v$
Giải: Kéo đều $\Rightarrow$ $v = \dfrac{12}{10} = 1{,}2$ m/s.
$\;\mathscr{P} = F \cdot v = mg \cdot v \Rightarrow m = \dfrac{\mathscr{P}}{g \cdot v} = \dfrac{144}{10 \cdot 1{,}2} = 12$ kg.
▸ Dạng 3: Vật chuyển động có gia tốc (kết hợp định luật II Newton)
Giải: $m = 2\,000$ kg.
$\;a = \dfrac{v}{t} = \dfrac{10}{5} = 2$ m/s² (chọn chiều dương lên).
Định luật II Newton: $F - P = ma \Rightarrow F = m(g + a) = 2\,000 \cdot 12 = 24\,000$ N.
$\;s = \dfrac{1}{2} a t^2 = \dfrac{1}{2} \cdot 2 \cdot 25 = 25$ m.
$\;A = F \cdot s = 24\,000 \cdot 25 = 600\,000$ J.
$\;\mathscr{P} = \dfrac{A}{t} = \dfrac{600\,000}{5} = 120\,000$ W $= 120$ kW.
| Dữ kiện đã có | Công thức nên dùng |
|---|---|
| Biết $A$ và $t$ | $\mathscr{P} = \dfrac{A}{t}$ |
| Biết $F$ và $v$ (lực cùng hướng chuyển động đều) | $\mathscr{P} = F \cdot v$ |
| Vật chuyển động có gia tốc | Newton II $\to$ tìm $F \to$ $A = F s \to$ $\mathscr{P} = \dfrac{A}{t}$ |
| Nâng đều vật khối lượng $m$ lên cao $h$ | $A = mgh$ $\to$ $\mathscr{P} = \dfrac{mgh}{t}$ |
• Công thức cơ bản: $\mathscr{P} = \dfrac{A}{t}$.
• Liên hệ với lực: $\mathscr{P} = F \cdot v$ (khi $F$ cùng hướng chuyển động).
• Đơn vị: W, kW ($10^3$ W), MW ($10^6$ W), HP ($\approx 746$ W).
• kW.h là đơn vị CÔNG, không phải đơn vị công suất.
• Khi $\mathscr{P}$ không đổi: $F$ tăng $\Rightarrow$ $v$ giảm và ngược lại.
▸ Sai lầm thường gặp
| Sai lầm | Đính chính |
|---|---|
| Nhầm kW.h là đơn vị công suất | kW.h là đơn vị công; $1$ kW.h $= 3{,}6 \cdot 10^6$ J |
| Công suất lớn $\to$ hiệu suất cao | Hai đại lượng độc lập nhau |
| Công suất lớn $\to$ tổng công nhiều | Tổng công còn phụ thuộc thời gian: $A = \mathscr{P} \cdot t$ |
| Quên đổi đơn vị | Phải đổi về SI trước khi tính (km/h $\to$ m/s, kW $\to$ W…) |
| Dùng $\mathscr{P} = Fv$ cho mọi trường hợp | Chỉ đúng khi $F$ cùng hướng $v$; tổng quát $\mathscr{P} = Fv\cos\alpha$ |
| Vật có gia tốc dùng $F = mg$ | Khi vật được nâng nhanh dần đều: $F = m(g + a)$ |
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm các phương pháp giải mở rộng, bảng đơn vị chi tiết, mẹo tính nhanh và các ví dụ phức tạp hơn (như xe lên dốc, kết hợp ma sát…), hãy tham khảo bài viết bên dưới:
📚 Xem thêm: Lý thuyết Công suất — Trọng tâm & Phương pháp giải tại Edus.vnSau khi đã nắm vững lý thuyết, hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát chương trình SGK Vật Lí 10!
Cùng luyện Bài 24 — Công suất!
23 câu: 17 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 4 tự luận
Tuyệt vời!

Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn
