Câu hỏi: Định luật bảo toàn cơ năng là gì?
Câu trả lời:
– Định luật bảo toàn cơ năng là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng của vật khi chuyển động trong trọng trường và chịu tác dụng của lực có thể là trọng lực hoặc lực đàn hồi. Hiểu một cách đơn giản thì thế năng và động năng của một vật có thể biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực, nhưng tổng của chúng không bị vật thay đổi mà chịu tác dụng trực tiếp của lực đàn hồi và trọng lực. .
– Định luật bảo toàn cơ năng: Trong khi chuyển động, chỉ cần vật chịu tác dụng của trọng lực thì động năng có thể chuyển hóa thành thế năng và ngược lại thế năng có thể chuyển hóa thành động năng. Tổng của chúng là cơ năng của vật được bảo toàn và không thay đổi theo thời gian.
Cùng trường Trường THPT Trần Hưng Đạo tìm hiểu thêm về định luật bảo toàn cơ năng nhé:
Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng
– Định luật bảo toàn cơ năng được coi là định luật bảo toàn cơ năng khi chuyển động của một vật bất kì trong trọng trường chỉ phải chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi. Có thể giải thích đơn giản như sau: “Thế năng và động năng của một vật có khả năng biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động trong trọng trường. Nhưng vì cơ năng bằng tổng động năng và thế năng nên tổng của chúng sẽ không thay đổi đáng kể.
Biểu diễn định luật bảo toàn cơ năng bằng con lắc đơn #M862105ScriptRootC1420804 { min-height: 300px; }
– Định luật bảo toàn cơ năng được định nghĩa chính xác rằng: “Trong quá trình chuyển động, nếu một vật chỉ chịu tác dụng của một loại trọng lực thì động năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành thế năng và ngược lại. Đồng thời, tổng của chúng có nghĩa là cơ năng sẽ được bảo toàn tuyệt đối.
– Lưu ý, định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ thực sự chính xác khi vật đó không chịu tác dụng của một ngoại lực nào khác ngoài trọng lực và lực đàn hồi.
– Nếu trong quá trình chuyển động mà vật chịu tác dụng của một lực nào khác thì cơ năng của vật đó sẽ bị biến đổi ngay. Lúc này công của các lực tác dụng lên vật sẽ bằng độ biến thiên cơ năng.
Hậu quả của năng lượng cơ học là gì?
– Thông qua quá trình chuyển động của một vật trong trường hấp dẫn, chúng ta có thể thấy được hệ quả của cơ năng một cách rất rõ ràng.
Nếu thế năng của vật giảm thì động năng của vật tăng và ngược lại.
+ Tại một vị trí xác định, nếu động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.
Ứng dụng định luật bảo toàn cơ năng trong vật lý
– Có thể thấy định luật bảo toàn cơ năng có vai trò vô cùng quan trọng nên được ứng dụng phổ biến và rộng rãi trong đời sống hàng ngày. Ngoài ra còn có thể kết hợp với các công thức tính độ chuyển hóa năng lượng khác để có thể giải các bài toán khó liên quan mật thiết đến cơ năng một cách dễ dàng và nhanh chóng.
– Một số bài toán điển hình khác cũng cần sử dụng đến các định luật này là khi muốn xác định biểu thức cụ thể của động năng hoặc thế năng tại một vị trí nào đó của vật. Qua đó có thể xác định chính xác cân nặng, chiều cao… của đối tượng. Bên cạnh đó, các bài toán về va chạm giữa hai vật cũng có thể áp dụng định luật này để xác định lực va chạm và các yếu tố liên quan khác như thế nào.
Bài tập vận dụng định luật bảo toàn cơ năng
Bài 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ độ cao 10 m với vận tốc 10 m/s, lấy g = 10 m/s2.
1. Tìm độ cao cực đại mà vật lên được so với mặt đất.
2. Wd = 3 Wt ở vị trí nào?
3. Tính vận tốc của vật này khi Wd = Wt.
4. Tính vận tốc của vật này trước khi chạm đất.
Câu trả lời:
Chọn gốc thế năng tại mặt đất
1. Cơ năng tại O: W(O) = (1/2)m v02 + mgh.
2. Cơ năng tại A được tính bằng: W(A) = mgh.
Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(O) = W(A).
Độ cao cực đại của vật so với mặt đất
1. Tính h1 để: Wd1 = 3 Wt3.
Ta gọi C là điểm có Wd1 = 3 Wt3 .
Cơ năng tại C được tính như sau: W(C) = 4 Wt1 = 4 mgh1.
Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có công thức:
Vị trí của vật khi Wd = 3 Wt
2. Tìm v2 sao cho Wd2 = Wt2.
Gọi D là điểm có Wd2 = Wt2.
Cơ năng tại D được tính như sau: W(D) = 2 Wđ2 = m v22
Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(D) = W(A).
Vận tốc của vật khi Wd = Wt
1. Cơ năng tại B được tính là: W(B) = (1/2)mv2.
Vận tốc của vật trước khi chạm đất
Bài 2: Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ độ cao h so với mặt đất với vận tốc 20 m/s. Khi chạm đất, vận tốc của vật là 30 m/s, không kể lực cản của không khí. Lấy g = 10 m/s2.
1. Tính độ cao h.
2. Tính độ cao cực đại của vật so với mặt đất.
3. Vận tốc của vật là bao nhiêu khi động năng bằng 3 lần thế năng.
Câu trả lời:
Chọn gốc thế năng tại mặt đất (tại B)
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta có: W(O) = W(B).
- Gọi A là độ cao cực đại mà vật đạt được. Theo đó:
Cơ năng tại A được tính là: W(A) = mgh.
Cơ năng tại B được tính là: W(B) = (1/2)mv2.
Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có phương trình: W(A) = W(B)
Độ cao cực đại của vật so với mặt đất
2. Gọi C là điểm có Wđ(C) = 3Wt(C).
Cơ năng tại C:
Công thức tính cơ năng tại C
Từ định luật bảo toàn cơ năng ta có tích: W(C) = W(B).
Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng
Đăng bởi: Trường THPT Trần Hưng Đạo
Chuyên mục: Lớp 10 , Vật Lý 10
Bạn thấy bài viết Định luật bảo toàn cơ năng là gì có giải quyết đươc vấn đề bạn tìm hiểu không?, nếu không hãy comment góp ý thêm về Định luật bảo toàn cơ năng là gì bên dưới để Trường THPT Trần Hưng Đạo có thể chỉnh sửa & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website của Trường Trường THPT Trần Hưng Đạo
Chuyên mục: Giáo dục
Trả lời