Bài toán biến thiên động năng, biến thiên thế năng

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Bài toán biến thiên động năng, biến thiên thế năng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 10.

Nội dung bài viết Bài toán biến thiên động năng, biến thiên thế năng:
Dạng 3: Bài toán biến thiên động năng; biến thiên thế năng Phương pháp giải Bước 1: Xác định lực (hợp lực) tác dụng vào vật. Xác định công lực (hợp lực) sinh ra A F.S.cos = α Bước 2: Viết biểu thức biến thiên động năng của vật bằng công hợp lực tác dụng lên vật Hoặc viết biểu thức cho thế năng Từ (1) và (2) hay từ (1) và (2′) ta sẽ tìm được các đại lượng cần tìm có thể là: + Lực F + Quãng đường S + Vận tốc + Động năng Ví dụ 1: Một viên đạn có khối lượng m = 10g đang bay với vận tốc v1 = 1000m/s thì gặp bức tường. Sau khi xuyên ngang qua bức tường dầy 4cm thì vận tốc của viên đạn còn lại là v2 = 400 m/s. Độ lớn lực cản trung bình của bức tường lên viên đạn bằng A. 10500N. B. 1000N. C. 105000N. D. 400N. Lời giải: Các lực tác dụng vào vật gồm: + Lực cản của tường Fc + Trọng lực P Công lực cản cản trở chuyển động của viên đạn là (Trọng lực P có phương vuông góc với chuyển động nên công của trọng lực bằng O) Độ biến thiên động năng của vật là Từ (1) và (2) theo định lý biến thiên động năng ta được: Độ lớn lực cản trung bình của bức tường lên viên đạn bằng: Fc = 105000N. Đáp án C.
STUDY TIPS: Trong biểu thức biến thiên động năng bằng công A ta hiểu là công của tất cả các lực tác dụng vào vật, hay là công của hợp lực A = W W Ví dụ 2: Ở thời điểm t0 = 0 một vật có khối lượng m = 1kg rơi không vận tốc đầu từ độ cao h = 4m, chọn gốc tính thế năng (Z0 = 0) tại mặt đất, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Trong thời gian t kể từ lúc bắt đầu rơi trọng lực sinh một công 12 J. Thế năng của vật ở thời điểm t là A. 48J. B. 24J. C. 40J. D. 28J. Lời giải: Cách 1: Chọn gốc tính thế năng (Z0 = 0) tại mặt đất. Quãng đường vật rơi được ứng với trọng lực sinh công 12J là: Theo hình ta có lúc này vật ở tọa độ Z Thế năng của vật tương ứng với vị trí đó bằng: Đáp án D. Cách 2: Theo định lý biến thiên thế năng trọng trường bằng công của trọng lực Vậy ta có t2 STUDY TIPS: AW W d2 d1 động năng lúc sau trừ lúc trước. AW W t1 t2 thế năng lúc trước trừ lúc sau. Ví dụ 3: Một đoàn tàu khối lượng 200 tấn đang chạy với vận tốc 72 km/h trên một đoạn đường thẳng nằm ngang. Do có chướng ngại vật tàu hãm phanh đột ngột và bị trượt trên một quãng đường dài 160 m thì dừng hẳn. Lực cản trung bình để tàu dừng lại có độ lớn bằng A. 250000N. B. 2500N. C. 2050N. D. 20500 N.
Lời giải: Các lực tác dụng vào vật gồm: + Lực cản của tường Fc + Trọng lực P phản lực N Công lực cản cản trở chuyển động của viên đạn là (Trọng lực P phản lực N có phương vuông góc với chuyển động nên công của chúng bằng O) Độ biến thiên động năng của vật là Từ (1) và (2) theo định lý biến thiên động năng ta được: Đáp án A Ví dụ 4: Một ô tô có khối lượng 1600kg đang chạy vói tốc độ 54km/h thì người lái xe nhìn thấy một vật cản trước mặt cách khoảng 10m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp với lực hãm không đổi là N. Xe dừng lại cách vật cản một khoảng bằng Lời giải: Các lực tác dụng vào vật gồm: + Lực cản của tường Fc + Trọng lực P phản lực N Công lực cản cản trở chuyển động của viên đạn là (Trọng lực P phản lực N có phương vuông góc với chuyển động nên công của chúng bằng O) Độ biến thiên động năng của vật là Từ (1) và (2) theo định lý biến thiên động năng ta được: Ban đầu vật cản cách xe là 10m xe đi 9m thì dừng vậy xe dừng cách vật cản là 1m. Đáp án B.