Ta có thể sử dụng định luật bảo toàn cơ năng để tìm li độ và vận tốc của vật dao động điều hòa được không?
Một vật có khối lượng 900g được đặt trên một đỉnh dốc dài 75cm và cao 45cm. Cho trượt không vật tốc ban đầu từ đỉnh dốc. Lấy g = 10 ( m / s 2 )
1. Sử dụng định luật bảo toàn cơ năng tìm:
a. Xác định vận tốc của vật ở cuối chân dốc ?
b. Xác định vị trí để W d = 2 W t và vận tốc của vật khi đó. Tính thế năng cua vật ?
2. Sử dụng định lý động năng tìm:
a. Xác định vận tốc của vật của vật tại vị trí cách chân dốc 27cm.
b. Xác định quãng đường của vật khi vật đạt được vận tốc 1,2 m/s
1. Goi A là đỉnh dốc, B là chân dốc
Chọn mốc thế năng nằm tại chân dốc
a. Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W B ⇒ m g z A = 1 2 m v B 2 ⇒ v B = 2 g z A = 2.10.0.45 = 3 ( m / s )
b. Gọi C là vị trí W d = 2 W t . Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W C ⇒ m g z A = W d C + W t C = 3 W t C = 3 m g z C ⇒ z C = z A 3 = 0 , 45 3 = 0 , 15 ( m )
Theo bài ra
W d = 2 W t ⇒ 1 2 m v C 2 = 2 m g z C ⇒ v C = 4. g z C = 4.10.0 , 15 = 6 ( m / s )
Thế năng của vật tại C
W t C = m g z C = 0 , 9.10.0 , 15 = 1 , 35 ( J )
2. a. Quãng dường chuyển động của vật
s = 75 − 27 = 48 ( c m ) = 0 , 48 ( m )
Theo định lý động năng ta có
A = W d 2 − W d 1 ⇒ P x . s = 1 2 m v 2 2 ⇒ m g . sin α = 1 2 m v 2 2 ⇒ v 2 = 2 g . sin α . s
Mà sin α = 45 75 => v 2 = 2.10. 45 75 .0 , 48 = 2 , 4 ( m / s )
b. Theo định lý động năng
A / = W d 3 − W d 1 ⇒ P x s / = 1 2 m v 3 2 ⇒ P sin α . s / = 1 2 m v 3 2 ⇒ g . sin α . s / = 1 2 v 3 2 ⇒ s / = v 3 2 2. g . sin α = 1 , 2 2.10. 45 75 = 0 , 1 ( m )
Vậy vật đi được quãng đường 10cm
Ta có thể dựa vào đồ thị (x – t) của dao động điều hòa để xác định vận tốc và gia tốc của vật được không?
Vì vận tốc tức thời được tính bằng công thức:
\(v=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}\)
Và gia tốc tính bằng công thức:
\(a=\dfrac{\Delta x}{\Delta v}\)
Bài 1 :
Chọn mốc thế năng tại mặt đất.
\(W = \dfrac{1}{2}mv^2 + mgz = \dfrac{1}{2}.1.5^2 + 1.10.45=462,5(J)\)
Bài 2 :
Chọn mốc thế năng tại mặt đất.
a)
Cơ năng tại A :
\(W_A = W_{đ_A} + W_{t_A}\)
Tại độ cao 25m :
\(W = W_{đ} +W_t\)
Bảo toàn cơ năng :\(W_A =W\)
Suy ra:
\(W_đ+W_t = W_{t_A}\\ \Leftrightarrow W_đ = 0,5.10.80 - 0,5.10.25 = 275(J)\)
b)
\(s = v_ot + \dfrac{1}{2}gt^2 = 0,5.10.t^2 = 25\Rightarrow t = \sqrt{5}\\ \Rightarrow v = gt = 10\sqrt{5}\)
Ta có :
\(W = \dfrac{1}{2}mv^2 = 0,5.2.(10\sqrt{5})^2 = 500(J)\)
Thả vật 500g từ độ cao 10m xuống. Lấy g=10m/s2. Chọn gốc thế năng ở mặt đất. Bỏ qua sức cản không khí. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tính:
a. Thế năng tại điểm thả
b. Động năng tại điểm chạm đất. Suy ra vận tốc chạm đất.
c. Cơ năng tại vị trí có độ cao 20m.
Từ độ cao 5m so với mặt đất, một vật được ném thẳng đứng lên trên với vận tốc 10m/s. Bỏ qua lựccản của không khí. g=10m/s2 Dùng định luật bảo toàn cơ năng để tính:a) Độ cao cực đại của vậtb) Vận tốc của vật lúc chạm đấtc) Nếu vật được ném thẳng đứng xuống thì vận tốc lúc chạm đất là bao nhiêu
a) Độ cao vật đi thêm được:
v2 - v02 = 2as = -2ghmax ⇒ hmax = \(\dfrac{-10}{-2.10}=0,5m\)
Độ cao cực đại của vật:
s = h + hmax = 5 + 0,5 = 5,5m
b) Vận tốc của vậy lúc chạm đất:
Wtmax = Wdmax ⇒ mgs = \(\dfrac{1}{2}.m.v^2_{max}\Rightarrow v_{max}=\sqrt{2.g.s}=\sqrt{2.10.5,5}=\sqrt{110}m/s\)
c) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:
W = Wdat <=> mgh + \(\dfrac{1}{2}mv^2_0=\dfrac{1}{2}mv^2\)
\(\Leftrightarrow gh+\dfrac{1}{2}v^2_0=\dfrac{1}{2}v^2\)
\(\Leftrightarrow10.5+\dfrac{1}{2}.10=\dfrac{1}{2}v^2\)
\(\Leftrightarrow v=7,5m/s\)
một vật có khối lượng 1 kg, được thả rơi tự do từ độ cao 40 m. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, tính vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2
Cơ năng của vật ở độ cao 40 m là :
\(W^`=W_t^`=m\cdot g\cdot z=1\cdot40\cdot10=400\left(J\right)\)
Định luật bảo toàn cơ năng :
\(W=W^`=400\left(J\right)\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{2}\cdot m\cdot v^2=400\)
\(\Leftrightarrow v=20\sqrt{2}\left(\dfrac{m}{s}\right)\)
Cách làm trắc nghiệm :
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot40}=20\sqrt{2}\left(\dfrac{m}{s}\right)\)
Tìm phát biểu sai khi nói về dao động điều hòa?
A.Khi qua vị trí cân bằng, tốc độ có giá trị lớn nhất nên lực gây dao động điều hòa là lớn nhất.
B.Thế năng của vật dao động điều hòa là lớn nhất khi vật ở vị trí biên.
C.Khi qua vị trí cân bằng, cơ năng bằng động năng
.D.Lực gây dao động điều hòa luôn luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ
Câu này sai luôn ở ý A, khi qua VTCB thì lực gây nên dao động của vật bằng 0.
Con lắc lò xo mà vật dao động có khối lượng 1 kg, dao động điều hòa với cơ năng 125mJ. Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc 25cm/s và gia tốc 6,25 3 c m / s 2 . Biên độ của dao động là
A. 0,02 m
B. 0,03 m
C. 0,04 m
D. 0,05 m
Vật nhỏ của con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số 2,5 Hz, mốc thế năng tại vị trí vật cân bằng. Khi vật có li độ x = 1,2 cm thì tỉ số giữa động năng và cơ năng là 0,96. Tốc độ trung bình của vật trong một chu kì dao động bằng
A. 75 cm/s.
B. 90 cm/s.
C. 60 cm/s.
D. 45 cm/s