Một vật có khối lượng 4kg được thả rơi không vận tốc đầu từ độ cao 10m. Bỏ qua sức cản của không khí. Nhiệt lượng toả ra khi vật chạm đất cứng mà không nảy lên là (giả sử năng lượng sinh ra trong khi chạm đất đều toả thành nhiệt):
A. 40J
B. 400J
C. 380J
D. 500J
Đáp án B
+ Khi thả vật không vận tốc đầu từ độ cao h=10mh=10m đó, ta có: Thế năng chuyển hóa thành động năng => chuyển hóa thành nhiệt năng (khi chạm đất)
+ Trọng lượng của vật là: P = 10m = 10.4 = 40N
+ Công của trọng lực là: A = Ph = 40.10 = 400J
Nhiệt lượng tỏa ra khi vật chạm đất cứng mà không nẩy lên chính là công của trọng lực và bằng 400J
Một vật có khối lượng 3 kg rơi không vận tốc đầu từ độ cao 4 m.
a. Tính vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g = 9,8 m/s 2 .
b. Thực ra vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất chỉ bằng 6 m/s. Tính lực cản trung bình của không khí tác dụng lên vật. Giải bằng phương pháp năng lượng và phương pháp động lực học.
Vận tốc vật trươc khi chạm đất:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot4}=4\sqrt{5}\)m/s
Công cản là độ biến thiên động năng:
\(A_c=\Delta W=\dfrac{1}{2}m\left(v^2-v^2_0\right)\)
\(\Rightarrow A_c=\dfrac{1}{2}\cdot3\cdot\left(6^2-\left(4\sqrt{5}\right)^2\right)=-66J\)
Lực cản trung bình:
\(F_c=\dfrac{A_c}{s}=\dfrac{-66}{4}=-16,5N\)
Một vật có khối lượng 0,1kg được thả rơi tự do từ độ cao 120m, Lấy g = 10m/s2 . Bỏ qua sức cản của không khí. a) Tính Wđ, Wt, W tại lúc thả vật. b) Tính vận tốc của vật khi vật chạm đất. c) Tìm độ cao mà ở đó thế năng của vật lớn bằng 2 lần động năng
1. Từ độ cao 5 m so với mặt đất, một vật khối lượng 50 g được thả rơi. Chọn gốc thế năng tại mặt đất và lấy g = 10 m/s2.
a. Bỏ qua sức cản của không khí, tính cơ năng của vật lúc thả và tốc độ của vật ngay trước lúc chạm đất.
b. Do có sức cản không khí nên tốc độ của vật ngay trước lúc chạm đất là 8 m/s. Tính công của lực cản không khí.
2. Tại thời điểm t0 = 0, một viên bi sắt từ độ cao h0 = 5m so với mặt đất được ném thẳng đứng hướng lên với vận tốc đầu v0 = 10 m/s. Lấy g = 10 m/s2 và chọn gốc thế năng tại mặt đất.
a. Xác định độ cao tối đa (so với mặt đất) mà vật lên tới được.
b. Xác định thời điểm mà động năng của vật bằng một phần tư cơ năng
Đưa một vật có khối lượng m lên độ cao 20m. Ở độ cao này vật có thế năng 600J. Khi cho vật rơi với vận tốc ban đầu bằng 0. Bỏ qua sức cản không khí. Hỏi khi rơi tới độ cao bằng 5m, động năng của vật có giá trị bằng bao nhiêu?
Vì P = 10.m ⇒ m = P/10 = 3(kg).
Thế năng tại độ cao h1 = 5m là:
Wt1 = 10.m.h1 = 10.3.5 = 150 J.
Cơ năng bảo toàn nên ta có: Wđ1 + Wt1 = W = 600J
Suy ra động năng tại độ cao 5m:
Wđ = W - Wt = 600 -150 = 450J
Vật có khối lượng 100g được thả rơi từ độ cao 45m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g 10m/s2. Chọn mốc thế năng ở mặt = đất. a) Tính cơ năng của vật. b) Tính vận tốc của vật khi vật chạm đất. c) Tính độ cao của vật khi động năng của vật có giá trị gấp đôi thế năng.
a) Động năng của vật:
\(W_{\text{đ}}=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}.0,1.0^2=0J\)
Thế năng của vật:
\(W_t=mgh=0,1.10.45=45J\)
Cơ năng của vật:
\(W=W_{\text{đ}}+W_t=0+45=45J\)
b) Vậy tốc của vật khi chạm đất:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2.10.45}=30m/s\)
c) Ta có: \(W_đ=2W_t\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{2}mv^2=2mgh'\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{2}.0,1.30^2=2.0,1.10.h'\)
\(\Leftrightarrow45=2h'\)
\(\Leftrightarrow h'=\dfrac{45}{2}=22,5\left(m\right)\)
Một vật có khối lượng 1kg được ném lên từ độ cao 5m so với mặt đất với vận tốc đầu là 15m/s,lấy g=10m/s² bỏ qua sức cảm của không khí. a)Tính cơ năng lúc ném vật b)Tính độ cao cực đại mà vật đạt được c)Tính vận tốc của vật khi thế năng bằng động năng
\(a,W=W_d+W_t=162,5J\\ b,W_d=W_t\\ \Leftrightarrow112,5=1.10.hmax\Leftrightarrow hmax=11,25m\\ c,W_d=W_t\\ \Leftrightarrow\dfrac{1.v^2}{2}=1.10.5\Leftrightarrow v=10m/s\)
Một vật khối lượng 1 kg được thả rơi tự do từ độ cao 5 m so với mặt đất, biết vận tốc khi
vật chạm đất trong trường hợp bỏ qua lực cản không khí có độ lớn gấp 2 lần vận tốc khi chạm đất
trong trường hợp có lực cản không khí. Chọn gốc thế năng ở mặt đất. Tính công của lực cản
không khí trong trường hợp nói trên? Cho g = 10m/s2
Vận tốc vật khi chạm đất:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot5}=10\)m/s
Vận tốc vật khi có lực cản không khí:
\(v'=\dfrac{1}{2}v=\dfrac{1}{2}\cdot10=5\)m/s
Công lực cản là độ biến thiên động năng:
\(A_c=\Delta W=\dfrac{1}{2}m\left(v^2-v'^2\right)=\dfrac{1}{2}\cdot1\cdot\left(10^2-5^2\right)=37,5J\)
Từ độ cao 15m so với mặt đất, một người ném một vật có khối lượng 1kg thẳng đứng lên trên với vận tốc ban đầu là 10m/s. Bỏ qua ma sát không khí. Lấy g = 10 ( m / s 2 )
a. Chứng tỏ rằng vận tốc của vật không phụ thuộc vào khối lượng của nó.
b. Xác định độ cao cực đại mà vật có thể lên được ?
c. Xác định vận tốc của vật khi động năng gấp ba lần thế năng, vị trí vật khi đó ?
d. Khi rơi đến mặt đất do đất mềm nên vật đi sâu xuống đất một đoạn là 8cm. Xác định độ lớn của lực cản trung bình của đất tác dụng lên vật ?
a. Chọn mốc thế năng tại mặt đất
Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có
Vậy vận tốc của vật tại vị trí bất kỳ không phụ thuộc vào khối lượng của nó.
b. Gọi B là độ cao cực đại mà vật có thể lên tới. Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W B ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = m g z B ⇒ 1 2 .10 2 + 10.15 = 10. z B ⇒ z B = 20 ( m )
c. Gọi C là vị trí W d = 3 W t . Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W C ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = W dD + W t = 4 3 W dD ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = 4 3 . 1 2 m v C 2 ⇒ 1 2 .10 2 + 10.15 = 4 6 v C 2 ⇒ v C = 10 3 ( m / s )
Mà W d = 3 W t ⇒ 1 2 m v 2 = 3 m g z ⇒ z = v 2 6 g = ( 10 3 ) 2 6.10 = 5 ( m )
d.Theo định luật bảo toàn năng lượng
1 2 m v M D 2 = − m g s + A C ⇒ 1 2 m v M D 2 = − m g s + F C . s ⇒ F C = m v M D 2 2 s + m g
Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W M D ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = 1 2 m v M D 2 ⇒ v M D = v A 2 + 2 g z A ⇒ v M D = 10 2 + 2.10.15 = 20 ( m / s )
Vậy lực cản của đất
F C = 1.20 2 2.0 , 8 + 1.10 = 260 ( N )
