Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động do chịu thêm lực cản, lực ma sát … ngoài lực đàn hồi

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động do chịu thêm lực cản, lực ma sát … ngoài lực đàn hồi, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 10.

Nội dung bài viết Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động do chịu thêm lực cản, lực ma sát … ngoài lực đàn hồi:
Dạng 4: Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động do chịu thêm lực cản, lực ma sát … ngoài lực đàn hồi. Phương pháp giải Bước 1: Xác định lực tác dụng lên vật (không tính lực đàn hồi Fdh), viết công cho lực này: A F.S.cos = α Viết cơ năng cho vị trí lúc trước ta gọi là vị trí 1: Viết cơ năng cho vị trí lúc sau ta gọi là vị trí 2 Bước 2: Khi một vật chuyển động ngoài tác dụng của lực đàn hồi còn chịu thêm lực cản, lực ma sát … thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản, lực ma sát bằng độ biến thiên của cơ năng. Từ phương trình này ta xác định được đại lượng cần tìm là + Lực + Động năng. + Thế năng. + Vận tốc. + Độ biến dạng ∆. Ví dụ 1: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 2 kg và lò xo có độ cứng 100 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là µ = 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo dãn ∆ 1 = 10 cm rồi buông nhẹ v1 = 0. Lấy g = 10 m/s2. Khi lò xo trở về trạng thái tự nhiên lần đầu tiên ∆ 2 = 0 thì động năng của vật có giá trị bằng A. 0,3 J. B. 0,2 J. C. 0,5 J. D. 0,8 J.
Lời giải: + Các lực tác dụng gồm: – Lực ma sát Fms – Trọng lực P – Phản lực N – Lực đàn hồi Fdh + Khi tính công ta chú ý rằng không tính công của lực đàn hồi. Do vậy ta có: Cơ năng của vật lúc đầu (buông nhẹ) là Cơ năng của vật sau khi đi quãng đường 10cm là Do vật chịu tác dụng thêm lực ma sát cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên cơ năng của vật: Đáp án A STUDY TIPS: Trong biểu thức biến thiên cơ năng bằng công A của lực tác dụng vào vật Ở đây ta hiểu: (F) A là tổng tất cả các lực tác dụng vào vật không tính lực đàn hồi F F ≠ dh Ví dụ 2: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 1 kg và lò xo có độ cứng 100N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là µ = 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo dãn ∆ 1 10cm rồi buông nhẹ v1 = 0. Lấy g = 10m/s2. Khi vật đi được quãng đường S = 8cm thì vật có vận tốc bằng A. 0,8 m/s. B. 0,9 m/s. C. 0,7 m/s. D. 0,6 m/s.
Lời giải: + Các lực tác dụng gồm: – Lực ma sát Fms – Trọng lực P – Phản lực N – Lực đàn hồi Fdh + Khi tính công ta chú ý rằng không tính công của lực đàn hồi. Do vậy ta có: Cơ năng của vật lúc đầu (buông nhẹ) là Cơ năng của vật sau khi đi quãng đường 8cm là Do vật chịu tác dụng thêm lực ma sát cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên cơ năng của vật: Đáp án B STUDY TIPS: Một con lắc lò xo dao động chịu tác dụng của lực ma sát gọi là dao động tắt dần Sau một thời gian dao động vật dừng hẳn khi đó ta nói dao động đã tắt. Ví dụ 3: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 1 kg và lò xo có độ cứng 100N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là µ = 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo dãn ∆ 1 10 cm rồi buông nhẹ vật dao động tắt dần do lực cản của ma sát và dừng lại tại vị trí lò xo không biến dạng. Quãng đường vật đã đi bằng A. 25cm. B. 100cm. C. 50m. D. 50cm.
Lời giải: + Các lực tác dụng gồm: – Lực ma sát Fms – Trọng lực P – Phản lực N – Lực đàn hồi Fdh + Khi tính công ta chú ý rằng không tính công của lực đàn hồi. Do vậy ta có: Cơ năng của vật lúc đầu (buông nhẹ) là Cơ năng của vật sau khi tắt hẳn (dừng lại) là Do vật chịu tác dụng thêm lực ma sát cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên cơ năng của vật: Đáp án D STUDY TIPS: Con lắc lò xo dao động tắt dần từ vị trí lò xo dãn lớn nhất ∆ 1 đến khi dừng lại ở vị trí ∆ 2 thì quãng đường vật đã đi được là Ví dụ 4: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 1 kg và lò xo có độ cứng 100N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là µ = 0,12, lấy g = 10 m/s2. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo dãn ∆ 1 = 10cm rồi buông nhẹ vật dao động tắt dần vật dừng hẳn khi đã đi được quãng đường S = 41,6 cm. Vị trí dừng của vật lò xo biến dạng là A. 0,6 cm. B. 0,2 cm. C. 0,4 cm. D. 0,5 cm. Lời giải: Dùng công thức giải nhanh ta đã xây dựng ta có: Con lắc lò xo dao động tắt dần từ vị trí lò xo dãn lớn nhất ∆ 1 đến khi dừng lại ở vị trí ∆ 2 thì quãng đường vật đã đi được là Đáp án C.