Tóm tắt:
\(m=200g=0,2kg\\ h_o=9m\\ g=10\frac{m}{s^2}\\ a,W_{cđ}=?;v_{cđ}=?\\ b,h=?\Rightarrow W_t=3W_đ\)
Vật chịu tác dụng của trọng lực (lực thế), do đó cơ năng được bảo toàn
a. Ta có:
\(W_{cđ}=W=W_{t_{max}}=mgh_o=0,2\cdot10\cdot9=18J\)
\(\Rightarrow W_{cđ}=W_{đ_{max}}\Rightarrow\frac{1}{2}mv^2_{max\left(cđ\right)}=W_{cđ}\\ \Rightarrow v_{cđ}=\sqrt{\frac{2W_{cđ}}{m}}=\sqrt{\frac{2\cdot18}{0,2}}=6\sqrt{5}\frac{m}{s}\)
Hoặc áp dụng công thức của chuyển động rơi tự do:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot9\cdot10}=6\sqrt{5}\frac{m}{s}\)
b. Ta có: \(W_t=3W_đ\Rightarrow W_đ=\frac{1}{3}W_t\)
Gọi điểm đó là A, ta có:
\(W_{t_A}+W_{đ_A}=W_A=W=W_{t_{max}}\Leftrightarrow W_{t_A}+\frac{1}{3}W_{t_A}=W_{t_{max}}\\ \Rightarrow\frac{4}{3}W_{t_A}=W_{t_{max}}\Rightarrow\frac{4}{3}mgh_A=mgh_{max\left(o\right)}\\ \Rightarrow h_A=\frac{mgh_o}{\frac{4}{3}mg}=\frac{h_o}{\frac{4}{3}}=6,75m\)
Vậy tại vị trí cách mặt đất 6,75m thì thế năng bằng ba lần động năng
