How does work...work? - Peter Bohacek

Công thực hiện như thế nào? - Peter Bohacek

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Translator: Long Châu Reviewer: Hà Vinh Cao Quang

In Physics,

Trong vật lý,

the concepts of work and power help us understand

khái niệm công và công suất giúp chúng ta hiểu

and explain lots of things in our universe.

và giải thích được nhiều vấn đề trong vũ trụ

Let's start with work.

Bắt đầu với công

Positive work is the energy we put into a system,

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

and negative work is energy that is transferred out.

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

Think of positive work as money being added to your bank account,

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

and negative work as money taken out.

còn công âm là khoản tiền bị lấy ra.

In the metric system,

Trong hệ thống đo lường,

work and energy are measured in Joules.

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

As an example, let's take a beautiful, old, mechanical grandfather clock.

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

We transfer energy into the clock

Chúng ta truyền năng lượng vào đồng hồ

when we turn the crank

bằng cách vặn dây cót

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

để cho quả lắc chuyển động bên trong đồng hồ

When we do this, we are doing positive work,

Khi đó, ta đang dùng công dương,

adding energy to the clock,

truyền năng lượng vào đồng hồ,

and that energy is stored as gravitational potential energy.

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

We can calculate the amount of work done by multiplying the force we apply

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

times the distance over which we apply the force.

với độ dài lực truyền động.

To raise the metal cylinders,

Để quả lắc chuyển động,

we need to apply a force equal to their weight.

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

That is, equal to the force of gravity

Nghĩa là ngang với trọng lực

pulling downward on the cylinders.

tác động xuống con lắc

These cylinders weight 300 Newtons,

Những con lắc này có trọng lượng 300 Newtons

which is pretty heavy,

nghĩa là khá nặng,

about as much as a small child,

tương đương với một đứa trẻ.

and if we lift them 1/2 meter,

và khi ta kéo với độ dài 1/2 meter,

then we do 300 Newtons

Ta đã truyền 300 Newtons

times 1/2 meter

tích với 1/2 met

or 150 Joules of work.

tương đương 150 Joules.

Power is the rate at which energy is transferred.

Công suất là tỉ lệ năng lượng chuyển hóa

When we say rate,

Khi ta nói tỉ lệ,

we mean the amount of energy transferred

nghĩa là lượng năng lượng chuyển hóa

per unit of time.

trên một đơn vị thời gian.

In the metric system, power is measured in

Trong hệ thống đo lường, công suất được đo bằng

Joules per second,

Joules trên giây.

or Watts.

hay gọi là Watts.

The term Watt goes back to James Watt,

Đơn vị Watts lấy từ James Watt.

who came up with the concept of horsepower

người đã đưa ra ý tưởng lấy mã lực

to measure the amount of power

để đo lượng công suất

produced by a typical work horse.

được tạo ra bằng công cơ học.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

James Watt là nhà sản xuất máy hơi nước công nghiệp

and he wanted his potential customers

và ông ấy muốn các khách hàng tiềm năng

to be able to make comparisons

có thể đưa ra những so sánh

between his steam engines and a familiar quanity,

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

the power they could get from a working horse.

công suất họ có thể nhận từ mã lực,

It was such a useful idea

Đây là ý tưởng hữu dụng

that the metric system unit for power, the Watt,

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

is named after James Watt.

được đặt tên theo James Watt.

Following in James Watt's footsteps,

Theo bước chân của James Watt,

let's compare the amount of power it takes

chúng ta hãy so sánh công suất

to run this grandfather clock

cần dùng cho đồng hồ quả lắc

to the power we'd need to run

với lượng công suất dùng để thắp sáng

a bright, 100-Watt light bulb.

bóng đèn 100 Watt.

Chúng ta có thể tính công suất con người sử dụng

We can measure the power a person uses

to wind the clock

để làm kim đồng hồ quay

by dividing the amount of work they did

bằng cách chia lượng công tính được

by the time it took them to do it.

cho thời gian thực hiện lượng công đó,

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

Nếu thời gian là 1 phút hay 60 giây,

to lift the weights,

để kéo vật nặng

then they are doing 150 Joules

Vậy công cơ học là 150 Joules,

divided by 60 seconds,

chia cho 60 giây,

or 2.5 Joules per second of work.

là 2.5 Joules trên giây

They are adding energy to the clock

Họ đang tiếp thêm năng lượng vào đồng hồ

in the rate of 2.5 Watts.

tương đương 2.5 Watts

You would need about 40 times as much

Bạn cần ít nhất 40 lần

to run a bright, 100-Watt light bulb.

để bóng đèn 100 Watt hoạt động.

Before we let the clock run,

Trước khi đồng hồ chạy,

the energy is stored

năng lượng được bảo toàn.

as gravitational potential energy of the cylinders.

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

It's like your bank account

Giống như tài khoản ngân hàng của bạn

when you have just deposited money.

khi bạn vừa gửi một khoản tiền.

But if we let the clock run,

Nhưng nếu chúng ta để đồng hồ chạy,

the cylinders slowly move downward.

con lắc sẽ dao động chậm dần.

Energy is leaving the clock.

Năng lượng trong đồng hồ dần mất đi.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

Trong thực tế, khi con lắc đi xuống,

all the energy that we put in will have left.

toàn bộ năng lượng chúng ta truyền sẽ bị mất

So how much power does the clock use?

Vậy chiếc đồng hồ có công suất là bao nhiêu?

That is, how many Joules of energy per second leave the clock

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

if it takes 5 days for the cylinders to return to their original position?

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

We can figure this out

Chúng ta có thể tính

because we already know how much work we did

Vì chúng ta đã biết lượng công chúng ta tạo ra

when we lifted the cylinders:

Khi ta vặn dây cót:

150 Joules.

150 Joules.

But this time, it took 5 days rather than a minute.

Nhưng lần này, cần 5 ngày

Five days is 5 times 24

5 ngày là 5 nhân 24

times 60

nhân 60

times 60 again

nhân thêm 60 nữa

or 432,000 seconds.

hoặc 432.000 giây.

So we divide the work done by the time

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

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

và có đáp án là 0.00035 Joules mỗi giây

or about 0.35 milliwatts.

hay 0.35 mW.

That's a tiny amount of power.

Đó là một lượng công suất nhỏ

This clock uses so little power

Chiếc đồng hồ này có công suất rất thấp

that you could run almost 300,000 clocks

mà bạn có thể cho 300.000 đồng hồ hoạt động

using the same power it takes to run one 100-Watt light bulb.

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

That's right, you could run a clock in every house

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

in a medium sized city with that much power.

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

That's a pretty amazing conclusion

Quả là một kết luận bất ngờ

and it took knowledge of work

với kiến thức công cơ học

and power to figure it out.

và công suất để nhận ra.