Chọn mốc thế năng tại mặt đất

Cơ năng của vật lúc bắt đầu rơi là

Xét tổng quát cơ năng của vật tại vị trí động năng bằng n thế năng là:

Do vật rơi tự do tức là vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn tức là

Áp dụng cho bài ta được:

`@W_t=mgz=2.10.2=40(J)`

   `W_đ=1/2mv^2=1/2 .2.0^2=0(J)`

  `W=W_t+W_đ=40+0=40(J)`

`@W_[(W_đ=2W_t)]=W_[đ(W_đ=2W_t)]+W_[t(W_đ=2W_t)]=40`

    Mà `W_[đ(W_đ=2W_t)]=2W_[t(W_đ=2W_t)]`

   `=>3W_[t(W_đ=2W_t)]=40`

`<=>3mgz_[(W_đ=2W_t)]=40`

`<=>3.2.10.z_[(W_đ=2W_t)]=40`

`<=>z_[(W_đ=2W_t)]~~0,67(m)`

`@W_[đ(max)]=W_[t(max)]=40`

`<=>1/2mv_[max] ^2=40`

`<=>1/2 .2v_[max] ^2=40`

`<=>v_[max]=2\sqrt{10}(m//s)`

Chọn g= 10 m/s²

Theo đề ta có 

\(3W_đ=W_t\)

Độ cao vật có thế năng bằng 3 lần động năng so với mặt đất là

\(h'=\dfrac{W_t}{mg}=\dfrac{3W_đ}{mg}=\dfrac{3\cdot\dfrac{1}{2}\cdot m\cdot v^2}{mg}=\dfrac{\dfrac{3}{2}\cdot2\cdot g\cdot\left(h-h'\right)}{g}=3h-3h'\)

\(\Rightarrow h'=\dfrac{3}{4}h=33,75\left(m\right)\)

Vận tốc của vật tại đó thế năng bằng 3 lần động năng là

\(3\cdot W_đ=W_t\Leftrightarrow\dfrac{3}{2}\cdot m\cdot v^2=mgh'\Leftrightarrow v^2=\dfrac{h'\cdot g}{\dfrac{3}{2}}=225\)

\(\Rightarrow v=15\left(\dfrac{m}{s}\right)\)

\(m = 200g = 0,2kg\\ W_đ = \dfrac{m.v^2}{2} = \dfrac{0,2.6}{2} = 0,6(J)\\ W_t = m.g.h = 0,2.10.5 = 10 (J)\\ W = W_đ + W_t = 0,6 + 10 = 10,6 (J)\\ W_đ = W_t \\ \Rightarrow W_t = \dfrac{W}{2} = \dfrac{10,6}{2} = 5,3 (J)\\ \Rightarrow h = \dfrac{W_t}{m.g} = \dfrac{5,3}{0,2.10} = 2,65 (m)\)

   Thế năng vật:

   \(W_t=mgz=2\cdot10\cdot20=400J\)

   Vận tốc vật rơi trong 1s:

   \(v=\dfrac{S}{t}=\dfrac{20}{1}=20\)m/s

   Động năng vật:

   \(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot20^2=400J\)

  Cơ năng vật trong 1s:

  \(W=W_t+W_đ=400+400=800J\)

Xét tổng quát cơ năng của vật tại vị trí động năng bằng n thế năng là:

Do vật rơi tự do tức là vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn tức là