Vật lí 10 Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng
Giải Lí 10 Bài 17 trang 112 Chân trời sáng tạo Câu 1
Em có nhận xét gì về động năng, thế năng và cơ năng của cô gái đang chơi ván trượt ở các vị
trí 1, 2, 3, 4, 5 (Hình 17P.1). Bỏ qua mọi ma sát. Gợi ý đáp án
+ Tại vị trí 1 và 5, thế năng bằng nhau và cực đại, động năng bằng 0.
+ Tại vị trí 2 động năng đang tăng và thế năng đang giảm.
+ Tại vị trí 3 động năng cực đại, thế năng bằng 0.
+ Tại vị trí 4 động năng đang giảm và thế năng đang tăng.
Bỏ qua mọi ma sát thì ở tất cả các vị trí, cơ năng không đổi. Câu 2
Một vật được thả từ đỉnh của một mặt phẳng nghiêng có độ cao h (Hình 17P.2). Vậy động năng
của vật tại chân của mặt phẳng nghiêng có phụ thuộc vào góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng
hay không? Bỏ qua mọi ma sát. Gợi ý đáp án
Do bỏ qua mọi ma sát, nên cơ năng của vật được bảo toàn. Tại đỉnh dốc, vật chỉ có thế năng,
tại chân dốc vật chỉ có động năng. Nên, động năng của vật ở chân dốc bằng thế năng ở đỉnh dốc.
Thế năng ở đỉnh dốc: Wt = m.g.h
Do đó, động năng của vật tại chân dốc có phụ thuộc vào độ cao của dốc chứ không phụ thuộc vào góc nghiêng. Câu 3
Một người đi bộ lên các bậc thang như Hình 17P.3. Các bậc thang có chiều cao 17 cm, tổng
cộng có 25 bậc thang. Người đi bộ này có khối lượng là 55 kg, chuyển động lên với tốc độ xem
như không thay đổi từ bậc thang đầu tiên cho đến bậc thang cuối cùng là 1,5 m/s.
a) Tính cơ năng người này trước khi bước lên bậc thang đầu tiên.
b) Tính cơ năng của người này ở bậc thang trên cùng.
c) Phần năng lượng thay đổi ở hai vị trí này được cung cấp từ đâu? Gợi ý đáp án
Đổi đơn vị: 17 cm = 0,17 m
Lấy mốc thế năng là mặt đất.
a) Trước khi bước lên bậc thang đầu tiên, người chỉ có động năng. Cơ năng của người là:
W = Wđ + Wt = mv2 + 0 = .55.1,52 = 61,875 J
b) Cơ năng của người này ở bậc thang trên cùng:
W2 = W1 + Wđ = mgh + mv2 = 55 . 9,8 . 25 .0,17 + . 55 . 1,52 = 2083,125 J
c) Phần năng lượng thay đổi ở hai vị trí này được cung cấp bởi năng lượng dữ trữ trong cơ bắp của người. Câu 4
Trò chơi đệm nhún là một trò chơi vui vẻ dành cho các bạn nhỏ (Hình 17P.4). Hai bạn nhỏ có
khối lượng lần lượt là 16 kg và 13 kg, nhảy từ trên độ cao khoảng 70 cm xuống đệm nhún với
tốc độ ban đầu theo phương thẳng đứng hoàn toàn giống nhau và bằng 1 m/s.
a) Tính công trọng lực tác dụng lên hai bạn trong quá trình từ lúc bắt đầu nhảy đến thời điểm
ngay trước khi chạm đệm nhún.
b) Tính tốc độ của cả hai bạn ngay trước khi chạm đệm nhún. Gợi ý đáp án Gọi m1 = 16 kg; m2 = 13 kg
Đổi đơn vị: 70 cm = 0,7 m Lấy g = 10 m/s2.
a) Công của trọng lực tác dụng lên bạn thứ nhất là:
A1 = P1.d = m1.g.d = 16.10.0,7 = 112 J.
Công của trọng lực tác dụng lên bạn thứ hai là:
A2 = P2.d = m1.g.d = 13.10.0,7 = 91 J.
b) Cơ năng trong cả quá trình chuyển động được bảo toàn, ta có: W = A
Ở vị trí 0,7 m, hai bạn chỉ có thế năng, động năng bằng 0. Ngay trước khi chạm đệm nhún,
động năng là cực đại, thế năng bằng 0.
Tốc độ của cả hai bạn ngay trước khi chạm đệm nhún W 2 đ1 = m1v1 đ ⇒ v1 = = = ≈ 3,74 m/s W 2 đ2 = m2v2 đ ⇒ v2 = = = ≈ 3,74 m/s