Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường, 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 trong trọng trường:
Dạng 5: Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường Bước 1: Chọn mốc thế năng Xác định lực tác dụng lên vật (không tính trọng lực P), viết công cho lực này: Viết cơ năng cho vị trí lúc trước ta gọi là vị trí Viết cơ năng cho vị trí lúc sau ta gọi là vị trí Bước 2: Khi một vật chuyển động trong trọng trường, nếu vật chịu tác dụng 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 cao z. Ví dụ 1: Một vật có khối lượng m = 1kg rơi không vận tốc đầu từ độ cao z1 so với mặt đất trong không khí, cho lực cản của không khí ngược chiều với chuyển động có độ lớn 4N, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Khi vật đi được 3m thì độ lớn vận tốc của vật là Lời giải: Chọn mốc thế năng tại mặt đất Công của lực cản khi vật chuyển động 3m là Cơ năng của vật lúc bắt đầu rơi là Cơ năng của vật sau khi rơi quãng đường 3m là Do vật chịu tác dụng thêm lực cản cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên của cơ năng.
Thay số ta được: Suy ra Đáp án D 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 trọng lực F P Ví dụ 2: Một vật có khối lượng m bắt đầu trượt không vận tốc đầu từ đỉnh của một mặt phẳng nghiêng có hệ số ma sát µ = 0,2, góc nghiêng β = 30°; g = 10m/s2. Khi vật trượt được quãng đường dài 10m trên mặt phẳng nghiêng thì vận tốc của vật là A. 8 m/s. B. 7 m/s. C. 9 m/s. D. 10 m/s. Lời giải: Cách 1: + Chọn mốc tính thế năng tại vị trí chân mặt phẳng nghiêng + Các lực tác dụng gồm: – Lực ma sát Fms – Trọng lực P – Phản lực N + Khi tính công ta chú ý rằng không tính công của trọng lực do vậy ta có Cơ năng của vật lúc bắt đầu trượt là Cơ năng của vật sau khi đi quãng đường 10m 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.
Cách 2: + Chọn Ox như hình vẽ + Các lực tác dụng gồm: – Lực ma sát Fms – Trọng lực P – Phản lực N + Áp dụng định luật II Niu – tơn ta được + Chiếu lên Ox ta được: Psin Thay số ta được: + Theo công thức liên hệ a; v; S trong chuyển động thẳng biến đổi đều ta có Vậy ta được: t v 8m STUDY TIPS: Trong Bài toán động lực học thường có thể giải bằng 2 cách: + Cách 1 dùng định luật II Niu – tơn + Cách 2 dùng năng lượng. Vật trượt bên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng β, hệ số ma sát µ thì: a g (sin.cos)βµ.