Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

- Trong quá trình sản xuất điện năng từ dòng nước chảy trên cao xuống, có những dạng năng lượng cơ học xuất hiện là động năng, thế năng trọng trường.

- Động năng và thế năng chuyển hóa qua lại lần nhau.

- Trong điều kiện bỏ qua lực cản không khí thì cơ năng được bảo toàn.

Điểm chung về dạng năng lượng trong các trường hợp trên là đều có động năng.

Động năng phụ thuộc vào yếu tố vận tốc và khối lượng của vật.

Biểu thức (17.1): \(A = F.s = \frac{1}{2}.m.{v^2}\)

Ban đầu vật đứng yên nên v₀ = 0

Ta có:

\(F = m.a = m.\frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2.s}} = \frac{{m.{v^2}}}{{2.s}}\)

=> \(A = F.s = \frac{{m.{v^2}}}{{2.s}}.s = \frac{1}{2}.m{v^2}\)

m = 1,5 tấn = 1500 kg.

* Khi \(v = 80km/h = \frac{{200}}{9}m/s\)

Động năng của xe là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.1500.{\left( {\frac{{200}}{9}} \right)^2} \approx 3,{7.10^5}(J)\)

* Khi \(v = 50km/h = \frac{{125}}{9}m/s\)

Động năng của xe là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.1500.{\left( {\frac{{125}}{9}} \right)^2} \approx 1,{45.10^5}(J)\)

* Khi v = 0 thì W_d = 0 (J).

- Phần động năng mất đi của ô tô đã chuyển hóa thành nhiệt năng.

a) Khi hệ quy chiếu gắn với xe buýt thì vận tốc của em bằng 0 nên động năng bằng 0.

b) Khi hệ quy chiếu của em gắn với hàng cây bên đường thì em có \(v = 50km/h = \frac{{125}}{9}m/s\)

Thay vào biểu thức tính động năng, từ đó ra được động năng của em.

Trục phá thành phải có khối lượng đủ lớn để năng lượng (động năng) lớn thì mới có thể phá được cổng thành lớn được.

Ta có độ dịch chuyển khi quyển sách đi theo hai con đường khác nhau là: d = AD.

Trọng lực trong suốt quá trình chuyển động không thay đổi, lực ma sát thay đổi

=> Công của trọng lực không đổi, công của lực ma sát thay đổi.

Chọn gốc thế năng tại mặt đất (vị trí A), ném thẳng đứng vật lên cao đến độ cao h (vị trí B).

Công của trọng lực: A = m.g.h

Độ biến thiên thế năng: ΔW_t = W_A – W_B = 0 – m.g.h = -m.g.h

=> Độ biến thiên thế năng có độ lớn bằng công của trọng lực nhưng trái dấu

Vật thả càng cao thì bán kính của vết lõm càng lớn.

Vật thả càng cao thì công thực hiện của viên bi càng lớn, lực tiếp đất càng lớn, vì vậy sẽ tạo ra vết lõm có bán kính càng lớn.

Học sinh tự thực hiện thí nghiệm.

- Hình 17.7a: Khi trượt từ trên đỉnh xuống, động năng của người chơi tăng trong khi đó thế năng giảm.

- Hình 17.7b: Khi bóng bay lên, động năng của bóng giảm trong khi đó thế năng của bóng tăng. Khi bóng rơi xuống, động năng của bóng tăng trong khí thế năng của bóng giảm.