động năng bằng thế năng

26/5/15. #1. Bài toán. Một con lắc đơn có độ dài l, treo tại nơi có gia tốc trọng trường g. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 45 0 rồi thả không vận tốc đầu. Góc lệch của dây treo khi động năng bằng 3 lần thế năng là: A. 22, 0 0. B. 22, 5 0. C. 23 0. Thị trường bất động sản Nghệ An có tiềm năng phát triển lớn - Thị trường bất động sản Nghệ An có dư địa phát triển nhờ hàng loạt yếu tố đáng chú ý như kinh tế tăng trưởng, lợi thế về du lịch cũng như cơ sở hạ tầng được đẩy mạnh đầu tư. Tính độ cao và vận tốc của vật khi vật có động năng bằng thế năng ? Một vật có khối lượng 5 kg được thả rơi từ độ cao 100m so với mặt đất. Lấy g=10m/s^2. chọn mốc thế năng tại mặt đất, bỏ qua sức cản không khí. a. Tính cơ năng của vật. b. Kéo quả cầu thẳng đứng xuống dưới sao cho lò xo dãn 7,5 cm rồi thả nhẹ cho con lắc dao động điều hòa. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng của quả cầu, gia tốc trọng trường g = 10 m/s 2. Khi lực đàn hồi có độ lớn nhỏ nhất, thì động năng của vật có giá trị là Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là? a. \(\dfrac{T}{2}\) Singles 2 Wilde Zeiten Kostenlos Downloaden. Bài học hôm nay của chúng ta sẽ đều cập đến Động năng, Thế năng, Cơ năng – là các dạng năng lượng của một vật. Cùng bắt tay vào học ngay thôi nhé! Bạn đang xem bài viết Động năng – Thế năng – Cơ năng Động năng là gìNăng lượngĐộng năngCông thức tính động năngCông của lực tác dụng và độ biến thiên động năngBài tập vận dụng động năngThế năng là gìThế năng trọng trườngLiên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lựcThế năng đàn hồiBài tập vận dụng thế năngCơ năng là gìCơ năng của vật chuyển động trong trọng trườngCơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồiBài tập vận dụng cơ năngTổng kết Năng lượng Mọi vật xung quanh ta đều mang năng lượng. Sự trao đổi năng lượng có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau +Thực hiện công +Truyền nhiệt +Phát ra các tia mang năng lượng Động năng Động năng là dạng năng lượng mà một vật có được do nó đang chuyển động Đơn vị của động năng là Jun J Công thức tính động năng Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng kí hiệu Wđ mà vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức Wđ = 1/ Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công, ta có A = 1/ – 1/ Hệ quả Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng và ngược lại. Xem thêm [Vật lý 10] Chuyển động thẳng biến đổi đều và bài tập luyện tập Bài tập vận dụng động năng Vật nặng 2kg chuyển động với vận tốc v = 5m/s đến va chạm với vật có cùng khối lượng đang đứng yên một chỗ. Sau va chạm, hai vật chuyển động theo hai hướng khác nhau hợp với phương chuyển động ban đầu các góc lần lượt là 300,600. Tính động năng từng vật trức và sau khi va chạm. Chứng minh động năng của hệ va chạm được bảo toàn. Hướng dẫn Thế năng là gì Thế năng trọng trường Xung quanh trái đất tồn tại một trọng trường. Biểu hiện trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường. Ta có công thức trọng lực Trong đó + m khối lượng của vật + →g gia tốc trọng trường Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất trong trọng trường của Trái Đất thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức Wt = mgz => Khi tính thế năng ta phải chọn mốc thế năng để tính độ cao z, ta chọn chiều dương hướng lên. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trong trường tại M và N. AMN = Wt M – Wt N Hệ quả Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường + Khi vật giảm tốc độ, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương. + Khi vật càng cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm. Thế năng đàn hồi Khi một vật biến dạng thì nó có thể sinh công. Lúc đó vật có một dạng năng lượng gọi là thế năng đàn hồi. Như vậy thế năng đàn hôi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Công thức thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng l là Wt=1/ => Trong thế năng đàn hồi, ta cũng phải chọn mốc thế năng Khi không giãn là vị trí mà từ đó ta tính được độ biến dạng của vật. Bài tập vận dụng thế năng Một vật nặng 1kg đang ở cách mặt đất một khoảng H = 20m. Ở chân đường thẳng đứng đi qua vật có một cái hố sâu h=5m. Cho g=10m/s a. Tính thế năng của vật khi chọn gốc thế năng là đáy hố b. Cho vật rơi không vận tốc ban đầu, tìm vận tốc của vật khi chạm đát hố. Bỏ qua sức cản của không khí. c. Với gốc thế năng là mặt đất thì thế năng của vật khi nằm ở đáy hố bằng bao nhiêu? Hướng dẫn Cơ năng là gì Trong chương trình Vật lý 10, ta sẽ học về 2 dạng cơ năng của vật sau đây Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng. Ta có W = Wđ + Wt = 1/ + mgz Khi một vật chuyển động trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng được bảo toàn. W = Wđ + Wt = const hay 1/2. mv2 + mgz = const Hệ quả Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường – Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại. – Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi Cơ năng của vậy chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật W = 1/ + 1/ Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi dự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn W = 1/ + 1/ = const Hay 1/ + 1/ 1/ 1/ = …. Lưu ý Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát,… thì cơ năng của vật biến đổi. Công của các lực cản, lực ma sát,… sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng. Bài tập vận dụng cơ năng Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đật khoảng 4m. Người ta thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn 12 m/s. Cho g = 10 m/s a. Xác định vận tốc khi vật được ném. Tính độ cao cực đại mà vật có thể đạt được b. Nếu vật được ném thẳng đứng xuống dưới vận tốc bằng 4 m/s thì vận tốc của vật khi chạm đất bằng bao nhiêu? Hướng dẫn Tổng kết Như vậy vừa tổng hợp kiến thức liên quan đến 3 phần Động năng, Cơ năng, Thế năng. Chúc các bạn học tập và thực hành thật tốt nhé! Home » Vật Lý » Động năng là gì ? Độ biến thiên và công thức tính động năng ? Bài tập có lời giải ? Động năng là gì ? Những lý thuyết và công thức tính toán xung quanh chủ đề về động năng sẽ có ngay trong nội dung bài viết dưới đây. Hãy cùng chúng tôi theo dõi để hiểu hơn về lý thuyết này nhé ! Tham khảo bài viết khác Con lắc lò xo là gì ? Con lắc đơn là gì ? Động năng là gì ? 1. Khái niệm về động năng – Động năng của một vật là năng lượng mà nó có được từ chuyển động của nó. Nó được định nghĩa là công cần thực hiện để gia tốc một vật với khối lượng cho trước từ trạng thái nghỉ tới vận tốc hiện thời của nó. – Sau khi đạt được năng lượng này bởi gia tốc của nó, vật sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi. 2. Tính chất của động năng – Chỉ phụ thuộc độ lớn vận tốc, không phụ thuộc hướng vận tốc. – Là đại lượng vô hướng, có giá trị dương. – Mang tính tương đối. Công thức tính động năng – Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức – Đơn vị của động năng là Jun J – Trong đó m là khối lượng của vật kg v là vận tốc của vật m/s Wđ là động năng J Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng – Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công, ta có ==> Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng và ngược lại. Bài tập vận dụng về động năng Cám ơn bạn đã theo dõi bài viết trên website của chúng tôi, hẹn gặp lại bạn ở những bài viết tiếp theo ! Ngày đăng 03/11/2014, 0400 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát BÀI TẬP CHƯƠNG 4 CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG & CƠ NĂNG PHẦN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Động năng Định nghĩa Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng ký hiệu mà vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo cơng thức W đ 2 W 1 Wmvm 2 v đ đ động năng J khối lượng kg vận tốc m/s ⎧ ⎪ = ⎨ ⎪ ⎩ Chú ý Động năng có giá trị lớn hơn hoặc bằng khơng W0 đ ≥ Giá trị động năng phụ thuộc hệ quy chiếu. Định lý động năng Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng cơng của ngoại lực tác dụng lên vật. 1 212 12 12 W AWWW A đ đđđ động năng của vật lúc đầu J động năng của vật lúc sau J tổng công ngoại lực tác dụng lên vật trong giai đoạn đó J ⎧ ⎪ =− ⎨ ⎪ ⎩ Chú ý Định lý động năng dùng để Tính cơng của ngoại lực. Giải bài tốn cơ học khơng thơng qua các định luật Newton. 2. Thế năng Thế năng trọng trường a Định nghĩa Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; thế năng trọng trường phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. b Cơng thức tính thế năng trọng trường t t 2 W m Wmgh g h thế năng trọng trường J khối lượng kg gia tốc trọng trường m/s độ cao nơi đặt vật m ⎧ ⎪ ⎪ = ⎨ ⎪ ⎪ ⎩ Chú ý Khi tính thế năng trọng trường của một vật thì ta bắt buộc phải chọn một vị trí để làm mốc thế năng gốc thế năng, người ta thường chọn vị trí thấp nhất mà vật có được trong q trình chuyển động làm mốc thế năng. Khi vật ở vị trí cao hơn gốc thế năng t W0> Khi vật ở vị trí thấp hơn gốc thế năng t W0 Khi vật tăng độ cao NM tt MN WW A⇔>⇒ < Cơng của lực đàn hồi 2 A 1 Ak k 2 công của lực đàn hồi J độ cứng của lò xo N/m độ biến dạng của lò xo m ⎧ ⎪ =Δ ⎨ ⎪ Δ ⎩ l l o l B o + Δl = l l Trong đó o o chiều dài lò xo lúc sau m chiều dài lò xo lúc đầu m ⎧ Δ= − ⎨ ⎩ l lll l Thế năng đàn hồi t 2 t W 1 Wk k 2 thế năng đàn hồi J độ cứng của lò xo N/m độ biến dạng của lò xo m ⎧ ⎪ =Δ ⎨ ⎪ Δ ⎩ l l Chú ý Thế năng đàn hồi ln có giá trị lớn hơn hoặc bằng khơng t W0≥ . 3. Cơ năng Vật chuyển động trong trọng trường a Định nghĩa Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật. 2 t 1 WW W mv mgh 2 đ =+= + b Định luật bảo tồn cơ năng 1 Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo tồn. 11 2 2 22 12 t t 1 1 2 11 W W W W W W mv mgh mv mgh 22 đđ =⇔ +=+⇔ + = + 2 Vật chịu tác dụng của lực đàn hồi a Định nghĩa Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. 22 t 11 WW W mv k 22 đ =+= +Δl b Định luật bảo tồn cơ năng 2 Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong q trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo tồn. 11 2 2 222 12 t t 11 22 11 11 WW WWWW mv k mv k 22 22 đđ =⇔ +=+ ⇔ +Δ= +Δll 2 Chú ý Vì cơ năng bằng tổng động năng và thế năng t WW W đ =+ Nên ta suy ra ª Khi max t min WW W0 đ ⎧= ⎪ ⎨ = ⎪ ⎩ Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát ª Khi min t max W0 WW đ ⎧= ⎪ ⎨ = ⎪ ⎩ Tức là khi động năng tăng thì thế năng giảm; ngược lại khi động năng giảm thì thế năng tăng. PHẦN B PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN Dạng 4 Tính động năng của một vật Bước 1 Đổi đơn vị nếu cần. Bước 2 Tính khối lượng của vật. Nếu đề cho trọng lượng P và gia tốc trọng trường g thì P Pmg m g = ⇒= Bước 3 Tính vận tốc của vật. Áp dụng các cơng thức của chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, rơi tự do. ª Chuyển động thẳng đều ª Chuyển động thẳng biến đổi đều 22 0 vv2as−= và 0 vv at = + ª Rơi tự do 2 v2gh= và 2 1 hgt 2 = Bước 4 Thế m và v vào cơng thức tính 2 1 Wmv 2 đ = Dạng 5 Từ động năng tính khối lượng m hoặc vận tốc v của vật Khối lượng m của vật 2 2 2W 1 Wmvm 2v đ đ =⇒= Vận tốc v của vật 2 2W 1 Wmvv 2m đ đ =⇒= Dạng 6 Sử dụng đònh lý động năng tính công của ngoại lực ¾ Khi đề cho vật chuyển động từ vị trí A đến vị trí B và u cầu ta tính tổng cơng của ngoại lực . Bước 1 Đổi đơn vị nếu cần. Bước 2 Tính động năng tại vị trí ban đầu của vật. Bước 3 Tính động năng tại vị trí sau của vật. Bước 4 Thế vào cơng thức của định lý động năng để tính cơng ngoại lực. ¾ Chú ý Nếu bài tốn u cầu ta tính qng đường, tính lực tác dụng lên vật thì ta dựa vào cơng thức tính cơng để tính tốn. Nếu bài tốn cho cơng của ngoại lực, u cầu ta tính động năng lúc đầu hoặc lúc sau thì ta vẫn dùng định lý động năng để tính. Dạng 7 Tính thế năng của vật chuyển động trong trọng trường Bước 1 Chọn gốc thế năng. Ta nên chọn ở vị trí thấp nhất của vật trong q trình chuyển động. Bước 2 Đổi đơn vị nếu cần. Bước 3 Thế số tính thế năng trọng trường t Wmgh= Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 3 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát Dạng 8 Tính cơ năng của vật Bước 1 Chọn gốc thế năng. Ta nên chọn ở vị trí thấp nhất của vật trong q trình chuyển động. Bước 2 Đổi đơn vị nếu cần. Bước 3 Tính thế năng của vật thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Bước 4 Tính động năng của vật. Bước 5 Tính cơ năng của vật t WW W đ =+ Dạng 9 Dùng đònh luật bảo toàn cơ năng để tính vận tốc hoặc độ cao của vật trong quá trình vật chuyển động Bước 1 Chọn gốc thế năng. Ta nên chọn ở vị trí thấp nhất của vật trong q trình chuyển động. Bước 2 Đổi đơn vị nếu cần. Bước 3 Tính thế năng của vật ở vị trí A thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Bước 4 Tính động năng của vật ở vị trí A. Bước 5 Tính cơ năng của vật ở vị trí A AA At WW W đ =+ Bước 6 Tương tự ta tính động năng, thế năng và cơ năng của vật tại vị trí B BB Bt WW W đ =+ Bước 7 Áp dụng định luật bảo tồn cơ năng ta có A WW= B , sau đó tính tốn các đại lượng đề bài u cầu. ¾ Chú ý ª Nếu bài tốn u cầu tính độ cao tại B mà ở đó BB t WnW đ = thì Ta biến đổi cơ năng tại B theo thế năng BB BB Bttt WW W nWW n1W đ =+= +=+ B t Áp dụng định luật bảo tồn cơ năng tại A và B B AB A t A B ⇒WW W n1W W n1mgh=⇔=+ ⇔=+ tính B h ª Nếu bài tốn u cầu ta tìm vận tốc của vật tại B mà ở đó BB t WnW đ = thì Ta biến đổi cơ năng tại B theo động năng BB B Bt WW W nW n1W đđ =+=+ =+ B đ Áp dụng định luật bảo tồn cơ năng tại A và B B 2 AB A A B v ⇒ 1 WW Wn1W Wn1 2 đ =⇔=+ ⇔=+ tính B v PHẦN C BÀI TOÁN Dạng 4 Tính động năng của một vật Bài 1 Một chiếc xe máy có khối lượng m = 200kg đang chuyển động với vận tốc v = 18km/h. Tính động năng của xe. Bài 2 Một xe bus có khối lượng m = 1,5 tấn, đang chuyển động với vận tốc v = 36km/h. Tính động năng của xe. Bài 3 Một xe tải có khối lượng m = 2 tấn đang bắt đầu chuyển động từ bến, sau khi đi được 50m thì xe có vận tốc là 36km/h. Tính động năng của xe khi xe đi được 50m. Bài 4 Một thùng hàng có khối lượng m = 500g được thả rơi tự do từ độ cao h = 20m. Lấy . Tính động năng của thùng hàng khi nó chạm đất. 2 g10m/s= 4 Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát Bài 5 Một người đi xe đạp, đang chuyển động thẳng đều, biết khối lượng của người và xe là m = 120kg. Sau 3 phút người đó đi được qng đường là s = 0,9km. Tính động năng của người đi xe đạp đó. Bài 6 Một hộp phấn có khối lượng 500g được thả rơi tự do từ độ cao h = 20m. Lấy . Tính động năng của hộp phấn khi nó rơi được 2 g10m/s= a t = 1s b t = 2s c t = 10s Bài 7 Một quả tạ có khối lượng m = 250g được ném ngang từ độ cao h = 20m, khi chạm đất quả tạ cách vị trí ban đầu một đoạn L =20m. Tính động năng của quả tạ khi nó vừa chạm đất. Lấy . 2 g10m/s= Dạng 5 Từ động năng tính khối lượng m hoặc vận tốc v của vật Bài 8 Một hòn đá có khối lượng m =100g rơi tự do khơng vận tốc đầu. Lấy . 2 g10m/s= a Sau bao lâu kể từ khi bắt đầu rơi vật có động năng là 5J? 20J? b Sau qng đường rơi là bao nhiêu thì vật có động năng là 1J? 4J? Bài 9 Một ơtơ có khối lượng m = 500kg bắt đầu chuyển động nhanh dần đều từ điểm A, xe chạy đến B và đi được qng đường 25m. Biết rằng động năng của xe tại B là 25kJ. Tìm gia tốc chuyển động của xe. Bài 10 Một đồn tàu lửa có khối lượng m = 5 tấn, đang ở điểm A thì hãm phanh và chuyển động vào ga với gia tốc và qng đường mà xe đi được đến khi vào ga là 225m. Tính vận tốc của xe ở A, biết tại A xe có động năng là 5625kJ. 2 a0,5m/s=− Dạng 6 Sử dụng đònh lý động năng tính công của ngoại lực Bài 11 Đồn tàu m = 5 tấn đang chuyển động với vận tốc 10m/s thì hãm phanh, lực hãm phanh F =5000N. Tàu đi thêm qng đường s rồi dừng lại. Dùng định lý động năng, tính cơng của lực hãm phanh rồi suy ra qng đường s. Bài 12 Một ơtơ có khối lượng m= 4 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì lái xe thấy có chướng ngại ở cách 10m và đạp phanh. a Khi đường khơ, thì hãm phanh là 22000N. Xe dừng cách chướng ngại bao nhiêu? b Khi đường ướt, lực hãm phanh là 8000N. Tính động năng và vận tốc của xe lúc va vào chướng ngại vật. Bài 13 Một viên đạn khối lượng m = 10g bay ngang với vận tốc 1 v300m/s = xun qua tấm gỗ dày 5cm. Sau khi xun qua gỗ, đạn có vận tốc . Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên đạn. 2 v100m/= s Bài 14 Một chiếc xe được kéo lên từ trạng thái nghỉ trên một đoạn đường ngang dài 20m bằng một lực kéo có độ lớn khơng đổi bằng 300N và có phương hợp với độ dời một góc . Lực cản do ma sát cũng được coi là khơng đổi và bằng 200N. Tính cơng của mỗi lực. Động năng của xe ở cuối đoạn đường bằng bao nhiêu? o 30 Bài 15 Một ơtơ khối lượng 1600kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì tài xế nhìn thấy một vật cản trước mặt cách khoảng 15m. Người đó tắt máy xe và hãm phanh gấp. Giả sử lực hãm phanh là . Hỏi xe có kịp dừng tránh khỏi đâm vào vật cản hay khơng? 4 1, N Bài 16 Một đồn tàu khối lượng 200 tấn đang chạy với vận tốc 72km/h trên một đoạn đường ngang. Tàu hãm phanh đột ngột và bị trượt trên qng đường dài 160m trong 2 phút trước khi dừng hẳn. a Trong q trình hãm phanh, động năng của tàu đã giảm bao nhiêu? b Lực hãm phanh xem như khơng đổi. Tìm lực hãm và cơng suất trung bình của lực hãm này. Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 5 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát Bài 17 Một vật có khối lượng m = 100kg đang nằm n trên một mặt phẳng ngang khơng ma sát. Lúc đầu, người ta tác dụng vào vật một lực kéo khơng đổi F = 500N. Sau một qng thời gian nào đó, vật đi được qng đường s = 10m. Tính vật tốc của vật tại vị trí đó trong hai trường hợp a nằm ngang. F G b F hợp với phương ngang một góc α , biết G 3 sin 5 α = . Bài 18 Một viên đạn khối lượng 50g đang bay ngang với tốc độ khơng đổi 200m/s. a Viên đạn đến xun qua một tấm gỗ dày và chui sâu vào gỗ 4cm. Xác định lực cản trung bình của gỗ? b Nếu như tấm gỗ đó chỉ dày 2cm thì viên đạn xun qua tấm gỗ và bay ra ngồi. Xác định vận tốc của đạn lúc ra khỏi tấm gỗ? Bài 19 Một ơtơ khối lượng 4 tấn đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc khơng đổi 54km/h. Lúc đầu người ta tác dụng lên ơtơ một lực cản, ơtơ chuyển động thêm 10m thì dừng. Tính độ lớn trung bình của lực cản. Xác định thời gian từ lúc tác dụng lực cản lên xe đến khi xe dừng lại. Bài 20 Một vật đặt trên một đường ngang khơng ma sát, chịu tác dụng của một lực kéo, biết lực này có độ lớn thay đổi theo thời gian. Dưới tác dụng của lực đó, vận tốc chuyển động của vật thay đổi theo thời gian t như hình vẽ. Trong các đoạn OA, AB, BC,CD. Cơng của lực kéo nói trên là dương, âm hay bằng khơng? t D C B A O v Bài 21 Hai xe khối lượng cùng chạy trên hai đường nằm ngang song song, khơng ma sát, lần lượt với các vận tốc trong đó và các động năng 1 m,m 2 2 12 v,v 1 m2m= 12 1 WW 2 đđ = . Nếu xe thứ nhất tăng tốc thêm 1m/s thì động năng của hai xe bằng nhau, tính . 12 v,v Dạng 7 Tính thế năng của vật chuyển động trong trọng trường Bài 22 Một vật được thả rơi tự do từ độ cao h = 80m. Tính thế năng của vật đó khi vật đó rơi được 2s. Biết m = 500g. Lấy . 2 g10m/s= Bài 23 Một buồng cáp treo chở người với khối lượng tổng cộng 800kg đi từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550m, sau đó lại đi tiếp tới một trạm khác ở độ cao 1300m. a Tìm thế năng trọng trường của vật tại vị trí xuất phát và tại các trạm dừng, trong hai trường hợp TH1 Lấy mặt đất làm gốc thế năng. TH2 Lấy trạm dừng thứ nhất làm gốc thế năng. b Tính cơng do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển + Từ vị trí xuất phát tới trạm dừng thứ nhất. 6 Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát + Từ trạm dừng thứ nhất tới trạm dừng tiếp theo. Hãy cho biết cơng này có phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng ở câu a hay khơng? Bài 24 Một cần cẩu nâng đều một container có khối lượng 300kg từ mặt đất lên độ cao 2m, sau đó đổi hướng và hạ nó xuống sàn một ơtơ tải ở độ cao cách mặt đất 1,2m. Lấy . 2 g10m/s= a Tìm thế năng của container trong trọng trường khi nó ở độ cao 2m. Tính cơng của lực phát động để nâng nó lên độ cao này. b Tìm độ biến thiên thế năng khi hạ container từ độ cao 2m xuống sàn ơtơ. Cơng của trọng lực có phụ thuộc cách di chuyển container giữa hai vị trí đó hay khơng? Tại sao? Dạng 8 Tính cơ năng của vật Bài 25 Một hòn đá khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s và ở độ cao 1,6m. Tính cơ năng của hòn đá đó trong hai trường hợp a Chọn mặt đất làm gốc thế năng. b Chọn gốc thế năng là nơi ném. Bài 26 Một lò xo được gắn một vật và đặt thẳng đứng như hình vẽ. Lúc đầu lò xo có chiều dài , sau đó lò xo dao động và ở vị trí lò xo dãn nhiều nhất thì nó có chiều dài . Lấy . Tính cơ năng của vật, biết ở vị trí lúc sau,vật đó có vận tốc v = 0,5m/s, và vật đó có khối lượng m = 200g. 1 12cm =l 18cm 2 =l 2 g10m/s= 2 l O Dạng 9 Dùng đònh luật bảo toàn cơ năng để tính vận tốc hoặc độ cao của vật trong quá trình vật chuyển động Bài 27 Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ vị trí O với vận tốc 8m/s. Cho g = 10m/s 2 . a Tính độ cao cực đại của nó. b Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng? c Ở độ cao nào thì thế năng bằng 4 1 động năng? Bài 28 Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6m/s. Cho g = 10m/s 2 . a Tính độ cao cực đại của nó. b Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng. c Ở độ cao nào thì động năng bằng hai lần thế năng? Bài 29 Một vật được thả rơi tự do từ độ cao h = 20m. Lấy . 2 g10m/s= a Áp dụng định luật bào tồn cơ năng, hãy tính vận tốc của vật khi chạm đất. b Tìm độ cao khi thế năng bằng động năng. c Tìm vận tốc của vật khi thế năng gấp 3 lần động năng. Bài 30 Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 7m/s. Cho g = 10m/s 2 . a Tính độ cao cực đại của nó. b Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng. c Ở độ cao nào thì thế năng bằng bốn lần động năng ? Bài 31 Một vật được thả rơi tự do từ độ cao h = 8m. Lấy . 2 g10m/s= a Áp dụng định luật bào tồn cơ năng, hãy tính vận tốc của vật khi chạm đất. b Tìm độ cao khi thế năng bằng động năng. c Tìm vận tốc của vật khi thế năng gấp 5 lần động năng. Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 7 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát Bài 32 Một vật có khối lượng 1kg trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng nghiêng dài 10m, có góc nghiêng . Vận tốc ban đầu của vật bằng không. Tính vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng bằng hai phương pháp 0 30α= a Dùng định luật Newton. b Định luật bảo toàn cơ năng. Lấy . 2 g10m/s= Bài 33 Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m. Kéo cho dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc rồi thả nhẹ. Lấy . Tính vận tốc của con lắc khi 0 45α= 2 g10m/s= O B A a Sợi dây qua vị trí hợp với đường thẳng đứng một góc . 0 30β= b Sợi dây qua vị trí cân bằng. Bài 34 Cho hệ cơ như hình vẽ cho m = 100g, lò xo có độ cứng k = 40N/m. Bỏ qua mọi ma sát. Hình bên Từ vị trí cân bằng O, kéo vật m ra để lò xo dãn một đoạn OA = 5cm rồi buông nhẹ để lò xo dao động trên đoạn thẳng AB. a Tính chiều dài đoạn AB. b Tính vận tốc của m khi qua O. Bài 35 Một quả cầu nhỏ lăn trên mặt phẳng nghiêng , .Bỏ qua mọi ma sát. 0 30α= 2 A v0; /s AB = 1,6m; g = 10m= a Tính vận tốc của quả cầu ở B. b Tới B quả cầu rơi trong không khí. Tính vận tốc của quả cầu khi vừa chạm đất tại C. Biết B ở cách mặt đất h = 0,45m. 0 30 α = A B C Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Toàn Phần 3 8 s Bài 36 Vật có khối lượng m= 100g được ném thẳng đứng từ dưới lên với 0 v20m/ = . Tính thế năng, động năng và cơ năng của vật khi a Lúc bắt đầu ném. b Khi vật lên cao nhất. c 3s sau khi ném. d Khi vật vừa chạm đất. Lấy . 2 g10m/s= IIIII HẾT KKKKK . khi thế năng bằng động năng. c Tìm vận tốc của vật khi thế năng gấp 5 lần động năng. Bài tập Chương Các Định Luật Bảo Tồn Phần 3 7 Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát Bài. Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát BÀI TẬP CHƯƠNG 4 CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG & CƠ NĂNG PHẦN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Động năng +Δll 2 Chú ý Vì cơ năng bằng tổng động năng và thế năng t WW W đ =+ Nên ta suy ra ª Khi max t min WW W0 đ ⎧= ⎪ ⎨ = ⎪ ⎩ Động năng, thế năng & cơ năng Huỳnh Vĩnh Phát - Xem thêm -Xem thêm Bài tập tự luận Động năng - Thế năng - Cơ năng, Bài tập tự luận Động năng - Thế năng - Cơ năng, Thế năng là một trong những kiến thức quan trọng về cơ học trong chương trình Vật Lý lớp 10. Nắm được kiến thức về thế năng và các công thức tính toán sẽ giúp các em học sinh giải quyết các bài toán về động năng, thế năng và cơ năng nhanh chóng và chính xác. Vậy thế năng là gì? Công thức tính thế năng trọng trường và đàn hồi như thế nào? Các em hãy cùng Team Marathon Education tìm hiểu ngay những kiến thức này qua bài viết sau. Thế năng là gì? Thế năng là một trong những đại lượng vật lý quan trọng. Đại lượng này biểu hiện khả năng sinh công của một vật trong một số điều kiện nhất định. Nói cách khác, thế năng chính là một dạng năng lượng tồn tại bên trong vật thể. Có 3 loại thế năng thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện. Tuy nhiên, trong chương trình Vật Lý lớp 10, các em sẽ chỉ tập trung tìm hiểu về 2 loại thế năng phổ biến. Đó là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi loại đều có khái niệm, đặc điểm và công thức tính toán riêng. Thế năng trọng trường là gì? Công thức tính thế năng trọng trường Khái niệm thế năng trọng trường Khái niệm thế năng trọng trường Nguồn Internet Thế năng trọng trường gắn liền với trọng trường của Trái Đất. Trước khi tìm hiểu thế năng trọng trường là gì, Team Marathon Education sẽ giải thích cho các em hiểu về trọng trường của Trái Đất và tác động của nó đối với các vật thể bên trong. Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Mọi vật thể bên trong trọng trường của Trái Đất đều bị tác động bởi lực hấp dẫn trọng lực. Công thức tính trọng lượng của một vật có khối lượng m được đặt trong trọng trường P = Trong đó P là trọng lượng, đơn vị đo là Newton N m là khối lượng của vật thể, đơn vị đo là kg g là gia tốc rơi tự do hay gia tốc trọng trường, đơn vị đo là m/s2 Từ đó, ta có thể định nghĩa thế năng trọng trường của một vật bất kỳ chính là năng lượng vật có được khi có lực hấp dẫn giữa vật và Trái Đất. Độ lớn của thế năng trọng trường phụ thuộc vào vị trí của vật thể bên trong trọng trường. Công thức tính thế năng trọng trường Thế năng trọng trường của một vật thể bất kỳ có khối lượng m đặt ở vị trí cách mốc thế năng một khoảng z trong môi trường trọng trường, được tính theo công thức sau Wt = Trong đó Wt là thế năng trọng trường của thể vật tại vị trí đang xét, đơn vị đo là J Jun m là khối lượng của vật thể, đơn vị đo là kg z là khoảng cách từ vật đến mốc thế năng, đơn vị đo là m g là độ lớn gia tốc rơi tự do của vật thể, đơn vị đo là m/s2 Mốc thế năng là vị trí ban đầu của vật trong trọng trường trước khi sinh công. Ví dụ như khi vật được ném lên không trung, lúc này, vị trí vật được ném lên chính là mốc thế năng. Các trường hợp có thể xảy ra là Wt > 0 Wt = 0 Wt 0 khi vật ở trên mốc thế năng. z Trong trường hợp này thế năng giảm. Công của trọng lực không phụ thuộc vào cách di chuyển thùng giữa hai vị trí vì trọng lực là lực thế, công của nó chỉ phụ thuộc vào mực chênh lệch độ cao giữa hai vị trí đầu và cuối mà không phụ thuộc vào dạng đường đi. Bài tập 8 trang 171 SGK Vật Lý 10 nâng cao Giữ một vật khối lượng kg ở đầu một lò xo đặt thẳng đứng với trạng thái ban đầu chưa bị biến dạng. ấn cho vật đi xuống làm lò xo bị biến dạng một đoạn 10 cm. Tìm thế năng tổng cộng của hệ vật – lò xo tại vị trí này. Lò xo có độ cứng 500N/m và bỏ qua khối lượng của nó. Cho g = 10 m/s2 và chọn mức không của lò xo tại vị trí lò xo không biến dạng. Lời giải Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không biến dạng – Thế năng đàn hồi của vật tại vị trí lò xo bị nén một đoạn 10 cm xuống phía dưới là \begin{aligned} &W_{đh}=\frac{kx^2}{2} = \frac{1}{2} . 500 . 0,1^2 = 2,5J \end{aligned} – Tại vị trí trên, thế năng trọng trường của vật là Wt = mgz = 0, = -0,25J – Vậy thế năng tổng cộng của hệ vật – lò xo tại vị trí lò xo bị nén 10cm xuống phía dưới là Wđh+ Wt = 2,5 + -0,25 = 2,25J Bài tập 9 Hai lò xo k1 = N/cm; k2 = N/cm nối với nhau và nối với điểm cố định A, vật m = 150g treo ở đầu hai lò xo hình vẽ. a/ Tính độ biến dạng của mỗi lò xo tại vị trí cân bằng O. b/ Kéo m lệch khỏi vị trí cân bằng đoạn x = 2 cm. Tính thế năng đàn hồi của hệ hai lò xo tại vị trí x. Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng. Lời giải \begin{aligned} & \small \text{a Khi cân bằng, lò xo 1 và 2 lần lượt bị dãn đoạn}\ {Δl}_1 \ và \ {Δl}_2 \\ &\small \text {- Điều kiện cân bằng}\ {k}_1{Δl}_1 = {k}_2{Δl}_2 = mg \\ &\Rightarrow{Δl}_1 = \frac{mg}{{k}_1} = \frac{0, = 7,5cm; {Δl}_2 = \frac{mg}{{k}_2} = \frac{0, = 2,5cm \\ &\small \text {Vậy, khi cân bằng lò xo 1 dãn 7,5cm và lò xo 2 dãn 2,5cm.}\ \\ &\small \text {b Khi cân bằng lò xo 1 và lò xo 2 dãn một đoạn lần lượt là}\ {Δl}_1 \ và \ {Δl}_2. \\ &\small \text {Đồng thời, hệ lò xo dãn đoạn}\ {Δl}.\Rightarrow{Δl}={Δl}_1 +{Δl}_2 \\ &\small \text {Gọi k là độ cứng của hệ lò xo, ta có }mg=k{Δl} \\ &\small \text {- Ta có phương trình sau } \\ &mg=k{Δl}_1+{Δl}_2=k\bigg\frac{mg}{k_1}+\frac{mg}{k_2}\bigg=mgk\bigg\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}\bigg \\ &\Rightarrow\frac{1}{k}=\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}\Rightarrow{k}=\frac{ N/cm=15N/m \\ &\small \text {- Thế năng của hệ ở vị trí x=2cm=0,02m là } \\ &W_t=\frac{1}{2}.kx^2=\frac{1}{2}.15.{0,02^2}=0,003J=3mJ \end{aligned} Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education Qua bài viết trên, Team Marathon đã tổng hợp lại cho các em những kiến thức về thế năng là gì cũng như các công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Quá đơn giản và dễ nhớ phải không nào! Hy vọng bài viết sẽ giúp các em nắm rõ kiến thức này và vận dụng tốt vào bài tập liên quan. Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học online nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới! Trong bộ môn vật lý THPT chắc hẳn em học sinh nào cũng sẽ học về động năng, thế năng. Đây là một dạng kiến thức có các bài tính toán tương đối khó với nhiều học sinh. Để có thể giải được một bài toàn có công thức tính thế năng thì học sinh cần phải nắm vững nhiều kiến thức cũng như áp dụng chúng một cách chính xác. Vậy thì thế năng là gì? Công thức thế năng được áp dụng như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu nhé. Tóm tắt1 Thế năng là gì?2 Thế năng trọng trường – thế năng hấp dẫn là gì?3 Thế năng đàn hồi là gì?4 Thế năng tĩnh điện là gì? Thế năng là một đại lượng vật lý, nó thể hiện cho khả năng sinh công của các vật và tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay có ba dạng thế năng là thế năng đàn hồi, thế năng trọng trường hay còn gọi là thế năng hấp dẫn và thế năng tĩnh điện. Mỗi loại đều có những đặc điểm riêng nên cần phải áp dụng công thức tính thế năng và tính toán sao cho phù hợp. Thế năng là gì? Thế năng trọng trường – thế năng hấp dẫn là gì? Trọng trường là gì? Trọng trường có thể hiểu là gia tốc mà trái đất tác dụng lên vật ở trên bề mặt nó. Ký hiệu của gia tốc trọng trường là g xấp xỉ 9,81 m/s². Thế năng trọng trường là năng lượng bảo toàn về trọng trường của một vật. Đây được xem là năng lượng tương tác giữa một vật và Trái Đất. Nó phụ thuộc vào chính vị trí của vật tồn tại trong trọng trường. Nếu chọn thế năng của vật được đặt trên mặt đất với khối lượng tương ứng là m. Độ cao của vị trí tương ứng vật so với trọng trường trái đất tính là z. Ta có thế năng sẽ được tính bằng công thức Wt= Trong đó Wt Thế năng của vật đặt tại vị trí z đơn vị Jun J. m Khối lượng của vật kg g Gia tốc trọng trường ta lấy bằng 9,81 m/s² z Độ cao của vật đó so với mặt đất. Đặc điểm của thế năng thế năng hấp dẫn là đại lượng vô hướng, có thể rơi vào khoảng > 0, = 0 hoặc cũng có thể <0 Sự liên kết giữa biến thiên về thế năng và công của trọng lực chính là khi một vật bắt đầu di chuyển từ vị trí A đến B. Lúc này công của trọng lực vật đó sẽ được tính bằng hiệu thế năng của trọng trường tại 2 vị trí này. Cụ thể A AB = Wt tại A – Wt tại B Trong trường hợp vật đó rơi bởi chính lực hấp dẫn thì sẽ dẫn đến hiện tượng là thế năng bị giảm sau đó chuyển thành công để vật rơi tự do. Trường hợp vật được ném lên từ mốc thế năng, lực ném chuyển thành công cũng như là cản trở trọng lực đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do. Khái niệm trọng lực là gì? Công thức tính và đơn vị đo Thế năng trọng trường Thế năng đàn hồi là gì? Như mọi người cũng đã biết, khi một vật có khả năng đàn hồi do một tác động nào đó đều có thể sinh công. Lực đàn hồi là gì? Lực đàn hồi là lực sinh ra do một vật đàn hồi bị tác động. Sau khi biết thế nào là lực đàn hồi thì ta có thể xét đến một dạng năng lượng được gọi với cái tên là thế năng đàn hồi. Để có thể tính được dạng công thức thế năng đàn hồi này thì trước tiên chúng ta phải có công thức tính lực đàn hồi của lò xo trước. Khi xét một lò xo có chiều dài bằng l0 với độ cứng đàn hồi bằng k. Một đầu cố định còn một đầu gắn vào vật tiến hành kéo ra một đoạn Δl. Khi đó, lực của đàn hồi sẽ bắt đầu xuất hiện trực tiếp tác động vào lò xo. Khi tính được lực đàn hồi, mọi người có thể tính được thế năng đàn hồi của lò xo chịu tác dụng dựa vào công thức sau Wđh= Trong đó Wđh thế năng đàn hồi, đơn vị là Jun k Độ cứng của lò xo đơn vị x Độ biến dạng của lò xo tính bằng m Ví dụ 1 Một lò xo đang nằm ngang với độ cứng k = 250 N/m, ta tác dụng trực tiếp khiến lò xo này bị dãn ra khoảng 2cm. Lúc này, thế năng đàn hồi của lò xo sẽ tính bằng = j. Ví dụ 2 Thanh lò xo nằm ngang có chiều dài k, độ cứng là 250N/m, lò xo bị kéo dãn 2 cm vậy lúc này thì công của lực đàn hồi sẽ là bao nhiêu? Giải A = Wt2 – Wt1 = – = j Lúc này công cần tìm sẽ là A’ = -A = J Hiệu suất là gì? Công thức tính hiệu suất phản ứng Thế năng đàn hồi Thế năng tĩnh điện là gì? Thế năng tĩnh điện được xem là một lực bảo toàn dạng tĩnh điện. Nó được tính dựa vào công thức φ = q*V. Trong đó, q là điện thế còn V là điện tích của vật xác định được. Áp suất là gì? áp lực là gì? Công thức tính áp lực Thế năng tĩnh điện Để có thể tính được q và V thì mọi người cần phải áp dụng công thức sau F = q*E Trên đây là tổng hợp kiến thức giúp mọi người hiểu rõ hơn thế năng là gì, công thức tính thế năng. Tùy thuộc vào mỗi loại thế năng khác nhau chúng ta lại có thể đưa ra phương pháp để tính toán chính xác nhất. Tuy nhiên, đây chỉ là những bài toán đơn giản dựa trên công thức còn ngoài ra sẽ có nhiều bài toán vật lý phức tạp hơn nhiều khi tính thế năng. Các bạn và các em học sinh hãy chăm chỉ luyện tập để có thể nắm vững dạng bài tập này nhé.

động năng bằng thế năng