Vật lý lớp 10: Lí thuyết 3 bài tập cơ năng không được bảo toàn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (531.23 KB, 4 trang )
BÀI GIẢNG: CƠ NĂNG KHÔNG ĐƯỢC BẢO TOÀN
CHUYÊN ĐỀ: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
MÔN: VẬT LÍ LỚP 10
CÔ GIÁO: NGUYỄN THỊ LOAN – GV TUYENSINH247.COM
A. LÍ THUYẾT
Cơ năng không bảo toàn
Độ biến thiên cơ năng: Wsau Wtr AF
ms
B. BÀI TẬP
Bài 1: Một vật có khối lượng 500g trượt không tốc độ đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng AB dài 2m,
nghiêng 1 góc = 300 so với mặt phẳng ngang. Cho g = 10m/s2
a) Bỏ qua ma sát tính cơ năng của vật ở đỉnh mặt phẳng nghiêng và tốc độ vật khi tới chân mặt phẳng
nghiêng
b) Nếu có ma sát, người ta đo được tốc độ của vật khi tới chân mặt mặt phẳng nghiêng là 3m/s.
- Tính công của lực ma sát khi vật đi hết mặt phẳng nghiêng
- Tính độ lớn của lực ma sát
Hướng dẫn giải:
a)
Cơ năng của vật được bảo toàn.
Chọn gốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng
+ Xét tại A:
1
Cơ năng: WA WdA WtA mvA2 mgz A
2
1
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
v A 0
WA 0,5.10.1 5 J
Có:
z A AH AB.sin 2.sin 30 1m
+ Xét tại B:
Cơ năng: WB WdB WtB
Với z B =0 WB
1 2
mvB mgzB
2
1 2
mvB 0, 25.vB2
2
Có: WA = WB 0, 25.vB2 5 vB 4, 47m / s
b)
Chọn gốc thế năng tại B.
Vì có ma sát nên cơ năng không được bảo toàn.
+ Xét tại A: WA WdA WtA 5J
+ Xét tại B: WB WdB WtB
1 2 1
mvB .0,5.32 2, 25 J
2
2
Độ biến thiên cơ năng: WB WA AF 2, 25 5 2,75 J
ms
Công của lực ma sát: AF Fms . AB.cos180 Fms
ms
AF
ms
AB.cos180
2,75
1,375 N
2. 1
Bài 2: Vật đang chuyển động với vận tốc 25 m/s thì trượt lên dốc. Biết dốc dài 50m, cao 14m, hệ số ma
sát giữa vật và dốc là 0,25, lấy g = 10m/s2
2
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
a) Vật có lên hết dốc không ?
b) Nếu có, tìm vận tốc của vật ở đỉnh dốc và thời gian lên dốc
Hướng dẫn giải:
Vì có ma sát nên cơ năng không bảo toàn. Chọn mốc thế năng tại chân dốc.
Gọi C là vị trí có vận tốc bằng 0.
vB 25m / s
+ Tại B có:
zB 0
WB WdB WtB
1 2
mvB 3,125.m J
2
vC 25m / s
14
+ Tại C có:
WC WtC mgzC m.10.BC. 2,8.BC.m J
14
50
zC BC.sin BC. m
50
2
14
+ Ta có: Fms mg.cos mg. 1 2, 4.m N
50
Do công của lực ma sát bằng độ biến thiên của cơ năng nên:
WC WB AF 2,8.BC.m 312,5.m 2, 4.m.Bc.cos180
ms
2,8.BC 312,5 2, 4.BC BC 60,1m
Vì BC > AB → Vật lên được hết dốc.
b)
3
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
Theo định luật II Niuton ta có:
P Q Fms m.a Px Py Q Fms m.a
Px Fms ma a
a 10.
Px Fms mg.sin mg.cos
g.sin g.cos
m
m
14
0, 25.10.0,96 5, 2m / s 2
50
Áp dụng công thức : vB2 vA2 2a. AB vB 2a. AB v A2 2. 5, 2 .50 252 10, 25m / s
Lại có : vB vA at t
vB vA 10, 25 25
2,84s
a
5, 2
Bài 3: Vật 1kg ở độ cao h = 24m được ném theo phương thẳng đứng xuống dưới với vận tốc v0 =
14m/s. Khi chạm đất, vật đào sâu xuống một đoạn s = 0,2m. Bỏ qua lực cản của không khí. Tính lực cản
trung bình của đất.
Hướng dẫn giải:
Chọn mốc tính thế năng tại B (tại mặt đất)
vA 14m / s
1
1
+ Tại A có:
WA WdA WtA mvA2 m.g.z A .1.142 1.10.24 338 J
2
2
z A 24m
+ Tại B: WB WdB WtB
Cơ năng bảo toàn khi vật di chuyển từ A đến B nên: WB WA 338J
vC 0 m / s
1
+ Tại C ta có:
WC WdC WtC mvC2 m.g.zC 0 1.10. 0, 2 2 J
2
zC 0, 2m
Vì cơ năng không được bảo toàn khi vật đi từ B đến C nên ta có:
WC WB AF Fc .BC.cos180 Fc
c
4
WC WB
2 338
1700 N
BC.cos180 0, 2. 1
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
