Công thực hiện như thế nào? - Peter Bohacek

Toàn bộ bài: http://ed.ted.com/lessons/how-does-work-work-peter-bohacek

Ý tưởng của công cơ học và năng lượng giúp chúng ta hiểu được rất nhiều định luật vật lý đang được áp dụng trên hành tinh này. Trong bài này, Peter Bohacek khám phá sự liên quan của 2 khái niệm khi áp dụng cho 2 sự vật thông thường--- bóng đèn và đồng hồ quả lắc.

Bài nói của Peter Bohacek, minh họa Luke Cahill

Trong vật lý,

khái niệm công và công suất
giúp chúng ta hiểu

và giải thích được nhiều
vấn đề trong vũ trụ

Bắt đầu với công

Công dương là năng lượng
chúng ta truyền vào một hệ thống,

còn công âm là năng lượng
được lấy ra ngoài.,

Giống như công dương là
khoản tiền đi vào tài khoản của bạn

còn công âm là
khoản tiền bị lấy ra.

Trong hệ thống đo lường,

Công và năng lượng
được đo bằng đơn vị Joules (Jun)

Lấy ví dụ về một chiếc đồng hồ cơ
cũ và đẹp

Chúng ta truyền
năng lượng vào đồng hồ

bằng cách vặn dây cót

để cho quả lắc chuyển động
bên trong đồng hồ

Khi đó, ta đang dùng công dương,

truyền năng lượng vào đồng hồ,

và năng lượng này được lưu trữ
dưới dạng thế năng,

Chúng ta có thể tính lượng công tiêu hao
bằng cách nhân lực sử dụng

với độ dài lực truyền động.

Để quả lắc chuyển động,

ta cần phải dùng lực tương ứng
với khối lượng của nó

Nghĩa là ngang với trọng lực

tác động xuống con lắc

Những con lắc này có
trọng lượng 300 Newtons

nghĩa là khá nặng,

tương đương với một đứa trẻ.

và khi ta kéo với
độ dài 1/2 meter,

Ta đã truyền 300 Newtons

tích với 1/2 met

tương đương 150 Joules.

Công suất là tỉ lệ
năng lượng chuyển hóa

Khi ta nói tỉ lệ,

nghĩa là lượng năng lượng chuyển hóa

trên một đơn vị thời gian.

Trong hệ thống đo lường,
công suất được đo bằng

Joules trên giây.

hay gọi là Watts.

Đơn vị Watts lấy từ James Watt.

người đã đưa ra ý tưởng
lấy mã lực

để đo lượng công suất

được tạo ra bằng công cơ học.

James Watt là nhà sản xuất
máy hơi nước công nghiệp

và ông ấy muốn các khách hàng tiềm năng

có thể đưa ra những so sánh

giữa máy hơi nước của ông với
những thông số cũ,

công suất họ có thể nhận
từ mã lực,

Đây là ý tưởng hữu dụng

áp dụng trong hệ thống đo lường
đơn vị công suất, tên là Watt

được đặt tên theo James Watt.

Theo bước chân của James Watt,

chúng ta hãy so sánh công suất

cần dùng cho đồng hồ quả lắc

với lượng công suất
dùng để thắp sáng

bóng đèn 100 Watt.

Chúng ta có thể tính
công suất con người sử dụng

để làm kim đồng hồ quay

bằng cách chia lượng công tính được

cho thời gian thực hiện lượng công đó,

Nếu thời gian là 1 phút hay 60 giây,

để kéo vật nặng

Vậy công cơ học là 150 Joules,

chia cho 60 giây,

là 2.5 Joules trên giây

Họ đang tiếp thêm năng lượng
vào đồng hồ

tương đương 2.5 Watts

Bạn cần ít nhất 40 lần

để bóng đèn 100 Watt hoạt động.

Trước khi đồng hồ chạy,

năng lượng được bảo toàn.

Tức là khi đó con lắc chịu tác động
của thế năng hấp dẫn

Giống như tài khoản ngân hàng
của bạn

khi bạn vừa gửi một khoản tiền.

Nhưng nếu chúng ta để đồng hồ chạy,

con lắc sẽ dao động chậm dần.

Năng lượng trong đồng hồ
dần mất đi.

Trong thực tế, khi con lắc đi xuống,

toàn bộ năng lượng chúng ta truyền
sẽ bị mất

Vậy chiếc đồng hồ có công suất
là bao nhiêu?

Nghĩa là, đồng hồ sử dụng
bao nhiêu Joules mỗi giây

nếu cần 5 ngày để quả lắc
quay về vị trí ban đầu?

Chúng ta có thể tính

Vì chúng ta đã biết lượng công
chúng ta tạo ra

Khi ta vặn dây cót:

150 Joules.

Nhưng lần này, cần 5 ngày

5 ngày là 5 nhân 24

nhân 60

nhân thêm 60 nữa

hoặc 432.000 giây.

Vì vậy, chúng ta chia lượng công
với thời gian thực hiện

và có đáp án là
0.00035 Joules mỗi giây

hay 0.35 mW.

Đó là một lượng công suất nhỏ

Chiếc đồng hồ này có
công suất rất thấp

mà bạn có thể cho 300.000
đồng hồ hoạt động

sử dụng cùng một lượng công suất
bạn dùng cho bóng đèn 100 Watt.

Vâng, bạn có thể sử dụng
đồng hồ trong mỗi nhà

trong một thành phố cấp trung
với lượng công suất này.

Quả là một kết luận bất ngờ

với kiến thức công cơ học

và công suất để nhận ra.