Bài 2. Cơ năng

Hướng dẫn giải

- Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì khả năng sinh công càng lớn, tức là động năng của vật càng lớn. Động năng của vật được xác định bằng biểu thức:

\({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

Trong đó:

• W_đ là động năng của vật, đơn vị đo là jun (J);

• m là khối lượng của vật, đơn vị đo là kilôgam (kg);

• v là tốc độ của vật, đơn vị đo là mét/giây (m/s).

- Vật có trọng lượng càng lớn và ở càng cao thì khả năng sinh công càng lớn, tức là thế năng trọng trường của vật càng lớn. Thế năng trọng trường được xác định bằng biểu thức:

\({W_t} = Ph\)

Trong đó:

• W_t là thế năng trọng trường, đơn vị đo là jun (J);

• h là độ cao của vật so với vị trí O nào đó, đơn vị đo là mét (m);

• P là trọng lượng của vật, đơn vị đo là niuton (N).

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Ví dụ 1: Một vận động viên maratong đang chạy đều. Vận động viên đã chuyển động thông qua hoạt động chạy, từ đó vận động viên mang động năng.

Ví dụ 2: Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Trái Đất đã chuyển động thông qua hoạt động quay, từ đó Trái Đất mang động năng.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Động năng của xe máy là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \;\frac{1}{2}{.100.15^2} = 11250\)J

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Thế năng trọng trường của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào:

+ Lực hút Trái Đất (trọng lượng của vật)

+ Độ cao của vật (độ cao của vật so với vị trí O nào đó)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Ở gần mặt đất, trọng lượng của một vật liên quan trực tiếp đến khối lượng của nó. Trọng lượng được định nghĩa là lực tác động xuống mà Trái Đất tác động lên một vật.

Công thức trọng lượng P được biểu diễn bằng công thức:

P = m.10

Trong đó:

P là trọng lượng của vật, đơn vị đo là niuton (N).

m là khối lượng của vật, đơn vị đo là kilôgam (kg).

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Thế năng trọng trường của kiện hàng là: \({W_t} = Ph = 45.1,2 = 54\)J

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Bạn nhỏ chơi xích đu chuyển động từ vị trí B tới vị trí cao hơn C, vì vậy độ cao của bạn ấy tăng dần nên thế năng tăng dần.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

a) Chọn mặt đất làm gốc thế năng => W_đ = 90 J, W_t = 150 J

- Cơ năng của bạn nhỏ ở vị trí B là: \(W = {W_d} + {W_t}\) = 90 + 150 = 240 J

b) Chọn điểm B làm gốc thế năng => W_đ = 90 J, W_t = 0 J

- Cơ năng của bạn nhỏ ở vị trí B là: \(W = {W_d} + {W_t}\) = 90 + 0 = 90 J

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

a) Bỏ qua ma sát của mặt cầu trượt và lực cản không khí.

- Ở đỉnh cầu trượt: Khi bạn nhỏ đứng ở đỉnh cầu trượt, bạn có thế năng cao nhất do độ cao so với mặt đất. Bạn nhỏ ở đỉnh cầu trượt, chưa chuyển động trượt xuống nên động năng là 0.

- Khi bắt đầu trượt xuống: Khi bạn nhỏ bắt đầu trượt xuống, độ cao giảm, do đó thế năng giảm theo, vì vậy động năng sẽ tăng theo.

- Khi đạt đến đáy cầu trượt: Khi bạn nhỏ đạt đến đáy cầu trượt, độ cao là thấp nhất, nên thế năng bằng 0. Toàn bộ thế năng đã chuyển hóa thành động năng, tức là lớn nhất.

Trong trường hợp này, không có mất mát năng lượng nào do bỏ qua ma sát mặt cầu trượt và lực cản không khí, nên năng lượng (thế năng + động năng) của bạn nhỏ được bảo toàn trong suốt quá trình chơi cầu trượt.

b) Lực ma sát giữa bạn nhỏ và cầu trượt có giá trị đáng kể.

- Ở đỉnh cầu trượt: Khi bạn nhỏ đứng ở đỉnh cầu trượt, bạn có thế năng cao nhất do độ cao so với mặt đất. Bạn nhỏ ở đỉnh cầu trượt, chưa chuyển động trượt xuống nên động năng là 0.

- Khi bắt đầu trượt xuống: Khi bạn nhỏ bắt đầu trượt xuống, độ cao giảm, do đó thế năng giảm theo, vì vậy động năng sẽ tăng theo nhưng một phần của năng lượng này sẽ bị mất do lực ma sát.

- Khi đạt đến đáy cầu trượt: Khi bạn nhỏ đạt đến đáy cầu trượt, độ cao là thấp nhất, nên thế năng bằng 0. Toàn bộ thế năng đã chuyển hóa thành động năng nhưng một phần đã bị mất do lực ma sát.

Trong trường hợp này, lực ma sát giữa bạn nhỏ và cầu trượt có giá trị đáng kể nên làm giảm năng lượng của bạn nhỏ theo thời gian và làm cho năng lượng cuối cùng (động năng khi bạn nhỏ đạt đến đáy cầu trượt) ít hơn so với trường hợp không có lực ma sát. Vì vậy, tốc độ trượt của bạn nhỏ sẽ bị giảm.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Khi đốt củi, quá trình tỏa nhiệt không chỉ phụ thuộc vào thế năng mà còn phụ thuộc vào khả năng chuyển đổi năng lượng và mất mát năng lượng. Cụ thể, năng lượng từ củi được chuyển đổi thành nhiệt và ánh sáng, và một phần năng lượng này có thể mất đi dưới dạng nhiệt do các yếu tố như khói, hơi nước, và các quá trình không hoàn toàn hiệu quả trong quá trình đốt.

Vì vậy, mặc dù vật ở độ cao lớn sẽ có năng lượng lớn từ thế năng, nhưng có sự thất thoát ra môi trường nhiều nên đốt củi ở trên cao sẽ tỏa nhiệt nhiều hơn là chưa đúng. Việc đốt củi ở trên cao không nhất thiết sẽ tỏa nhiệt nhiều hơn so với việc đốt củi ở dưới, mà còn phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác của môi trường.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)