Một người đi bộ lên các bậc thang như Hình 17P.3. Các bậc thang có chiều cao 15 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 người này ở bậc thang trên cùng.
c) Phần năng lượng thay đổi ở hai vị trí này được cung cấp từ đâu?
Biểu thức tính động năng: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Biểu thức tính thế năng: \({W_t} = mgh\)
Biểu thức tính cơ năng: \(W = {W_d} + {W_t}\)
Chọn gốc thế năng ở mặt đất.
a) Cơ năng của người này trước khi bước lên bậc thang đầu tiên (khi ở mặt đất):
W0 = Wđ0 + Wt0 = \(\frac{1}{2}m.{v^2} + m.g.{h_0} = \frac{1}{2}.55.1,{5^2} + 55.9,8.0 = 61,875\)J.
b) Cơ năng của người này khi ở bậc thang trên cùng:
W25 = Wđ25 + Wt25 = \(\frac{1}{2}m.{v^2} + m.g.{h_{25}} = \frac{1}{2}.55.1,{5^2} + 55.9,8.25.0,15 = 2083,125\)J
c) Chân của người đi bộ phải thực hiện công để chuyển hoá năng lượng từ hoá năng bên trong cơ thể người, giúp người này đi lên các bậc thang với tốc độ không đổi và thành thế năng của người. Như vậy, thế năng của người đó tăng lên trong khi động năng không thay đổi nên cơ năng người đó tăng.
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay