Đáp án D

- Vận tốc của búa máy ngay trước khi va chạm là:

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng của hệ khi va chạm mềm

-    Chọn mốc thế năng tại vị trí va chạm

Khi hệ chuyển động lún sâu vào đất có lực cản tác dụng nên độ biến thiên cơ năng bằng công lực cản của đất tác dụng

Cơ năng của hệ vật lúc bắt đầu (ngay sau va chạm)

Cơ năng của hệ vật sau khi lún sâu vào đất 5cm là

Do vật chịu tác dụng thêm lực cản cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên của cơ năng.

<=> Fc=325000 N

Đáp án D

- Vận tốc của búa máy ngay trước khi va chạm là:

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng của hệ khi va chạm mềm

a. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có: W_t2  = Q + W_đ1 + W_đ’2

Sau đó động năng W’_đ2 của vật nặng lại chuyển động thành thế năng W’_t2 khi nó nảy lên độ cao h: W_đ’2 = W’_t2

Từ đó động năng W_đ1 vật nặng truyền cho cọc:

          W_đ1 = W_t2 – Q – W’_t2

Theo bài ra: W_t2 = m₂gh₀; W’_t2 = m₂gh;

          Q = 0,2 W_đ2 = 0,2W_t2 = 0,2 m₂ gh₀;

W_đ1 = m₂g (h₀ – 0,2h₀ – h).

Mà m₂ = 50kg;  g = 10m/s²; h₀ = 7m; h = 1m W_đ1 = 2300J

b. Theo định luật bảo toàn năng lượng, khi cọc lún xuống, động năng W_đ1 và thế năng W_t1 của nó giảm (chọn mốc thế năng tại vị trí ban đầu), biến thành nội năng của cọc và đất (nhiệt và biến dạng), độ tăng nội năng này lại bằng công A_c của lực cản của đất;

Ta có: W_đ1 + W_t1 = A_c.

Theo đề bài ta có: W_đ1 = 2300J;  W_t1 = m₁g.s;

A_c = F_c . s (F_c là lực cản trung bình của đất), với s = 10cm = 0,1m.

  F_c = 23100N.

c. Hiệu suất của động cơ:   H = A c i A t p

  Công có ích A_{có ích} của động cơ là công kéo vật nặng m₂ lên độ cao h₀ = 7m kể từ đầu cọc, công này biến thành thế năng W_t2 của vật nặng:

A_{có ích} = m₂gh₀. Công toàn phần của động cơ tính bằng công thức:

          A_{t phần} = ℘ . t, với  ℘ = 1,75kW = 1750W.

          T = 5s. H = 40%.

Vận tốc của búa trước lúc va chạm với cọc 

v 1 = 2 g h = 2.10.31 , 25 = 25 ( m / s )

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của búa trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng 

m 1 . v → 1 + m 2 . v → 2 = ( m 1 + m 2 ) v →

Chiếu lên chiều dương ta có: 

m 1 . v 1 = ( m 1 + m 2 ) v ⇒ v = m 1 . v 1 m 1 + m 2 = 300.25 300 + 100 = 18 , 75 ( m / s )

Vận tốc của búa trước lúc va chạm với cọc:

v 1 = 2 g h = 2.10.31 , 25 = 25 m / s  

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của búa trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng:

m 1 v → 1 + m 2 v → 2 = m 1 + m 2 v →  

Chiếu lên chiều dương ta có:

m 1 v 1 = m 1 + m 2 v ⇒ v = m 1 ' v 1 m 1 + m 2 = 300.25 300 + 100 = 18 , 75 m / s  

Chọn đáp án D

a. Vận tốc của búa trước khi va chạm vào cọc: 

v 1 2 = 2 g h ⇒ v 1 = 2 g h = 8 m / s

Gọi v₂ là vận tốc của búa và cọc ngay sau khi va chạm.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng

m 1 v 1 = ( m 1 + m 2 ) v 2 v 2 = m 1 m 1 + m 2 . v 1 = 1000 1000 + 100 .8 = 7 , 3 m / s

 b. Va chạm mềm nên động năng của hệ không được bảo toàn. Phần động năng biến thành nhiệt là: 

Q = W d 1 − W d 2 = 1 2 m 1 v 1 2 − 1 2 ( m 1 + m 2 ) v 2 2 = 32.000 − 29.310 = 2690 J

Tỉ số giữa nhiệt tỏa ra và động năng của búa

Q W 1 = 2690 32000 .100 % = 8 , 4 %

Vận tốc của búa trước khi va chạm vào cọc:  

v 1 2 = 2 g h ⇒ v 1 2 g h = 8 m / s

Gọi v₂ là vận tốc của búa và cọc ngay sau khi va chạm.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:  

  m 1 v 1 = m 1 + m 2 v 2

v 2 = m 1 m 1 + m 2 . v 1 = 1000 1000 + 100 .8 = 7 , 3 m / s

Chọn đáp án B

Va chạm mềm nên động năng của hệ không được bảo toàn.

Phần động năng biến thành nhiệt là:

Q = W d 1 − W d 2 = 1 2 m 1 v 1 2 − 1 2 m 1 + m 2 v 2 2  

  =   32 . 000 -   29 . 310   =   2690   J

Ti số giữa nhiệt tỏa ra và động năng của búa  

Q W 1 = 2690 32000 .100 % = 8 , 4 %

Chọn đáp án A