Mọi vật xung quanh ta đều mang năng lượng. Năng lượng là một trong các đại lượng cơ bản nhất, đặc trưng cho trạng thái của một vật trong thế giới tự nhiên, nó có thể trao đổi và chuyển hóa lẫn nhau.
Trong bài này, chúng ta sẽ nghiên cứu một dạng năng lượng mà vật có được do chuyển động, gọi là động năng.
Mời các em cùng theo dõi Bài 25: Động năng, để nắm được những đặc điểm, tính chất, công thức và một định lý quan trọng có liên quan đến động năng nhé!
Mọi vật xung quanh chúng ta đều mang năng lượng. Khi tương tác với các vật khác thì giữa chúng có thể trao đổi năng lượng.
Sự trao đổi năng lượng có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau : Thực hiện công, tuyền nhiệt, phát ra các tia mang năng lượng, …
Động năng là dạng năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động.
Khi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này thực hiện công.
1. Xét vật khối lượng m dưới tác dụng của một lực \(\overrightarrow F \) không đổi và vật chuyển động dọc theo giá của lực.
Giả sử sau khi đi được quãng đường s vận tốc của vật biến thiên từ giá trị \(\overrightarrow {\,{v_1}} \) đến giá trị \(\overrightarrow {\,{v_2}} \) .
Ta có : \(a = \frac{F}{m}\) (1) và \({v_2}^2-{v_1}^2 = 2as\) (2).
Từ (1) và (2) suy ra :
\(\frac{1}{2}m{v_2}^2 - \frac{1}{2}m{v_1}^2 = F.s = A\)
2. Trường hợp vật bắt đầu từ trạng thái nghĩ (\({v_1} = 0\,\)), dưới tác dụng của lực \(\overrightarrow F \) , đạt tới trạng thái có vận tốc \({v_2} = v\,\) thì ta có :
\(\frac{1}{2}m{v^2} = A\)
Đại lượng \(\frac{1}{2}m{v^2}\) biểu thị năng lượng mà vật thu được trong quá trình sinh công của lực \(\overrightarrow F \) và được gọi là động năng của vật.
Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức:
\({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Đơn vị của động năng là Jun (J)
\(A = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\)
\(\frac{{mv_1^2}}{2}\) : động năng của vật ở vị trí 1
\(\frac{{mv_2^2}}{2}\) : động năng của vật ở vị trí 2
A : công của lực \(\vec F\) tác dụng vào vật làm vật di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2.
Công của ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năng của vật.
Hệ quả :
Khi ngoại lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng tăng. Ngược lại khi ngoại lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng giảm.
Một ô tô 2 tấn chuyển động trên đường thẳng nằm ngang AB = 100m, khi qua A ô tô có vận tốc 10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s. Biết lực kéo của động cơ có độ lớn 4000N, lấy g = 10m/s2.
a. Tìm hệ số ma sát \({\mu _1}\) trên đoạn đường AB.
b. Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40 m nghiêng 30° so với mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trên mặt dốc là \({\mu _2} = \frac{1}{{5\sqrt 3 }}\). Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc C không?
c. Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có hướng và độ lớn thế nào?
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
Đoạn AB vật chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Đoạn BC vật chuyển động thẳng chậm dần đều.
a.
\(0,5m{v_b}^2 - {\rm{ }}0,5m{v_a}^2 = (F - {\rm{ }}{F_{ms}}).AB \Rightarrow {F_{ms}} = {\rm{ }}1000N\)
\({F_{ms1}} = {\mu _1}.N = {\rm{ }}{\mu _1}.P = {\rm{ }}{\mu _1}.mg \Rightarrow {\mu _1} = {\rm{ }}0,05\)
b.
\({F_{ms2}} = {\mu _2}.N = {\mu _2}.Pcos\alpha = {\mu _2}.mgcos\alpha = 2000N\)
Áp dụng định luật II Newton cho mặt phẳng nghiêng BC
\( - {\rm{ }}Psin\alpha - {F_{ms2}} = ma \Rightarrow a{\rm{ }} = - 6m/{s^2}\)
Vật trượt lên mặt phẳng nghiêng BC cho đến khi dừng lại (v = 0)
\({v^2} - {\rm{ }}{v_b}^2 = 2as \Rightarrow s{\rm{ }} = 33,3m < {\rm{ }}40m\)
⇒ Vật chưa trượt lên đến đỉnh C.
c.
Muốn vật trượt đến đỉnh C lực tác dụng vào vật phải có phương song song với mặt phẳng BC chiều hướng từ B đến C.
Độ lớn lực thêm vào tối thiểu (tương đương với xe lên đến C thì dừng \( \Rightarrow {v_c} = 0\) )
\(0,5m{v_c}^2 - 0,5m{v_b}^2 = (F' - Psin\alpha {\rm{ }} - {F_{ms2}}).BC\)
\( \Rightarrow F' = {\rm{ }}28000N\)
Vật khối lượng 2kg chuyển động với vận tốc v = 5m/s đến va chạm với vật có cùng khối lượng đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật chuyển động theo hai hướng khác nhau hợp với phương chuyển động ban đầu các góc lần lượt là 30o, 60o. Tính động năng từng vật trước và sau khi va chạm. Chứng minh động năng của hệ va chạm được bảo toàn.
Ta có:
\(p{'_1} = {p_1}cos30 \Rightarrow v{'_1} = {v_1}cos30 = 2,5\sqrt 3 \left( {m/s} \right)\)
\(p{'_2} = {p_2}cos60 \Rightarrow v{'_2} = {v_1}cos60{\rm{ }} = 2,5{\rm{ }}\left( {m/s} \right)\)
Với \({v_1} = {\rm{ }}5m/s;{\rm{ }}{v_2} = {\rm{ }}0\)
Động năng của vật trước va chạm:
\({W_{d1}} = 0,5{m_1}{v_1}^2 = 25{\rm{ }}\left( J \right);{\rm{ }}{W_{d2}} = 0\)
Động năng của vật sau va chạm:
\(W{'_{d1}} = {\rm{ }}0,5{m_1}v{'_1}^2 = 18,75\left( J \right);{\rm{ }}W{'_{d2}} = {m_2}v{'_2}^2 = 6,25\left( J \right)\)
\({W_{d1}} + {\rm{ }}{W_{d2}} = W{'_{d1}} + {\rm{ }}W{'_{d2}} = 25J \Rightarrow \) Động năng của hệ trước và sau khi va chạm được bảo toàn.
Một xe 500kg đang đứng yên chịu tác dụng của một lực không đổi nằm ngang chuyển động thẳng nhanh dần đều đạt vận tốc 4m/s sau khi đi được quãng đường 5m. Xác định công và công suất trung bình của lực tác dụng, biết hệ số ma sát 0,01. Lấy \(g = 10m/{s^2}\) .
Áp dụng công thức độc lập thời gian:
\({v^2} - {v_o}^2 = 2as \Rightarrow a{\rm{ }} = 1,6m/{s^2}\)
\({F_{ms}} = \mu .mg{\rm{ }} = 50N\)
\({A_{ms}} = - {F_{ms}}.s = - 250{\rm{ }}\left( J \right)\)
\(0,5m{v^2} - 0,5m{v_o}^2 = {A_F} + {\rm{ }}{A_{ms}} \Rightarrow {A_F} = 4250\left( J \right)\)
\(v = {v_o} + {\rm{ }}at \Rightarrow t{\rm{ }} = {\rm{ }}2,5\left( s \right)\)
\(P{\rm{ }} = \frac{{{A_F}}}{t} = 1700\left( W \right)\)
Xem Video giải BT Bài 25 trang 136 SGK Vật lý 10 tại: javascript:;
Qua bài giảng Động năng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của động năng (của một chất điểm hay một vật rắn chuyển động tịnh tiến).
Phát biểu được định luật biến thiên động năng (cho một trường hợp đơn giản).
Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải bài tập
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 25 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45 s.
Một ô tô có khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô có giá trị nào sau đây?
Vật khối lượng 2kg chuyển động với vận tốc v = 5m/s đến va chạm với vật có cùng khối lượng đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật chuyển động theo hai hướng khác nhau hợp với phương chuyển động ban đầu các góc lần lượt là 30o, 60o. Tính động năng của vật ban đầu sau khi va chạm.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 25để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 8 trang 136 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 5 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 6 trang 163 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 25.1 trang 59 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.2 trang 59 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.3 trang 59 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.4 trang 59 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.5 trang 60 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.6 trang 60 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.7 trang 60 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.8 trang 60 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.9 trang 60 SBT Vật lý 10
Bài tập 25.10 trang 61 SBT Vật lý 10
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45 s.
Một ô tô có khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô có giá trị nào sau đây?
Vật khối lượng 2kg chuyển động với vận tốc v = 5m/s đến va chạm với vật có cùng khối lượng đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật chuyển động theo hai hướng khác nhau hợp với phương chuyển động ban đầu các góc lần lượt là 30o, 60o. Tính động năng của vật ban đầu sau khi va chạm.
Một xe 500kg đang đứng yên chịu tác dụng của một lực không đổi nằm ngang chuyển động thẳng nhanh dần đều đạt vận tốc 4m/s sau khi đi được quãng đường 5m. Xác định công suất trung bình của lực tác dụng, biết hệ số ma sát 0,01. Lấy \(g = 10m/{s^2}\) .
Một vật trọng lượng 1,0 N có động năng 0,1 J. Lấy g = 10 m/s2. Khi đó vận tốc vật bằng bao nhiêu?
Một ô tô khối lượng 4 tấn chuyển động với vận tốc không đổi 54 km/h. Động năng của ô tô tải bằng
Một chiếc xe khối lượng m có một động cơ P. Thời gian ngắn nhất để xe tăng tốc từ đứng yên đến vận tốc v bằng
Có hai vật m1 và m2 cùng khối lượng 2m, chuyển động thẳng đều cùng chiều, vận tốc m1 so với m2 có độ lớn bằng v, vận tốc của m2 so với người quan sát đứng yên trên mặt đất cũng có độ lớn bằng v. Kết luận nào sau đây là sai?
Một viên đạn đại bác khối lượng 5 kg bay với vận tốc 900 m/s có động năng lớn hơn bao nhiêu lần động năng của một ô tô khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 54 km/h ?
Một xe nhỏ khối lượng 8 kg đang đứng yên trên mặt sàn phẳng ngang không ma sát. Khi bị một lực 9 N đẩy theo phương ngang, xe chạy được một quãng đường 4 m. Xác định vận tốc của xe ở cuối quãng đường này.
Nêu định nghĩa động năng và công thức của động năng.
Khi nào động năng của vật: biến thiên, tăng lên, giảm đi?
Câu nào sai trong các câu sau?
Động năng của vật không đổi khi vật
A. Chuyển động thẳng đều.
B. Chuyển động với gia tốc không đổi.
C. Chuyển động với gia tốc.
D. Chuyển động cong đều.
Động năng của một vật nặng tăng khi
A. Gia tốc của vật a > 0.
B. Vận tốc của vật v > 0.
C. Các lực tác dụng lên vật sinh công dương.
D. Gia tốc của vật tăng.
Chọn đáp án đúng.
Một vật trọng lượng 1,0 N có động năng 0,1 J. Lấy g = 10 m/s2. Khi đó vận tốc vật bằng bao nhiêu?
A. 0,45 m/s. B. 1,0 m/s.
C. 1,4 m/s. D. 4,4 m/s.
Một ô tô có khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô có giá trị nào sau đây?
A. \(2,52.10^4 J\). B. \(2,47.10^5 J\).
C. \(2,42.10^6 J\). D. \(3,2.10^6 J\).
Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45 s.
Một vật khối lượng m = 2 kg đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang không ma sát. Dưới tác dụng của lực nằm ngang 5 N, vật chuyển động và đi được 10 m. Tính vận tốc của vật ở cuối chuyển dời ấy.
Một ô tô tải khối lượng 5 tấn và một ô tô con khối lượng 1300kg chuyển động cùng chiều trên đường, chiếc trước chiếc sau với cùng vận tốc không đổi 54km/h. Tính:
a) Động năng của mỗi ô tô.
b) Động năng của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải.
Một ô tô tăng tốc trong hai trường hợp: từ 10km/h lên 20km/h và từ 50km/h lên 60km/h trong cùng một khoảng thời gian như nhau. Nếu bỏ qua ma sát, hãy so sánh xem lực tác dụng và công do lực thực hiện trong hai trường hợp có bằng nhau không. Tại sao?
Một viên đạn khối lượng m = 10g bay ngang với vận tốc v1 = 300m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5cm. Sau khi xuyên qua gỗ, vật có vận tốc v2 = 100m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn.
Trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang, vật chịu tác dụng của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) trong mặt phẳng và có phương vuông góc với nhau (hình 34.3). Khi vật dịch chuyển được 2m từ trạng thái nghỉ, động năng của vật bằng bao nhiêu? Xét các trường hợp:
a) F1 = 10N; F2 = 0
b) F1 = 0; F2 = 5N
c) F1 = F2 = 5N
Một chiếc xe được kéo từ trạng thái nghỉ trên một đoạn thẳng nằm ngang dài 20m với một lực có độ lớn không đổi 300N và có phương hợp với độ dời một góc 30o. Lực cản do ma sát cũng được coi là không đổi và bằng 200N. Tính công của mỗi lực. Động năng của xe ở cuối đoạn đường là bao nhiêu?
Một ô tô có khối lượng 1600kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì người lái nhìn thấy một vật cản trước mặt cách một khoảng 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp. Giả sử lực hãm ô tô là không đổi và bằng 1,2.104N. Hỏi xe có kịp dừng tránh đâm vào vật cản không?
Một viên đạn đại bác khối lượng 5 kg bay với vận tốc 900 m/s có động năng lớn hơn bao nhiêu lần động năng của một ô tô khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 54 km/h?
A. 24 B. 10 C. 1,39. D. 18.
Một xe nhỏ khối lượng 8 kg đang đứng yên trên mặt sàn phẳng ngang không ma sát. Khi bị một lực 9 N đẩy theo phương ngang, xe chạy được một quãng đường 4 m. Xác định vận tốc của xe ở cuối quãng đường này.
A. 4 m/s. B. 3 m/s. C. 6 m/s. D. 8 m/s.
Một ô tô đang chạy với vận tốc 30 km/h trên đoạn đường phẳng ngang thì hãm phanh. Khi đó ô tô tiếp tục chạy thêm được quãng đường dài 4,0m. Coi lực ma sát giữa lốp ô tô và mặt đường là không đổi. Nếu trước khi hãm phanh, ô tô đang chạy với vận tốc 90 km/h thì ô tô sẽ tiếp tục chạy thêm được quãng đường dài bao nhiêu sau khi hãm phanh?
A. 10 m. B. 42 m. C. 36 m. D. 20 m
Hai vật khối lượng m1 và m2 với m1=2m2 chuyển động trên hai đường thẳng nằm ngang song song với nhau, không ma sát, với các vận tốc v1 và v2. Động năng của các xe là Wd1 và Wd2 với Wd2=2Wd1. Hãy so sánh v1 và v2. Chọn câu trả lời đúng nhất trong các trả lời sau đây:
A. v1=v2
B. v1=2v2
C.v2=2v1
D. v2=±2v1
Một vật nặng bắt đầu trượt từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng 30° so với mặt phẳng ngang. Cho biết mặt phẳng nghiêng dài 10 m và có hệ số ma sát là 0,20. Lấy g = 10 m/s2. Xác định vận tốc của vật khi nó trượt đến chân mặt phẳng nghiêng này.
Một viên đạn khối lượng 50 g đang bay ngang với vận tốc không đổi 200 m/s tới đâm xuyên vào một tấm gỗ. Xét hai trường hợp :
a) Viên đạn chui sâu 4 cm vào tấm gỗ dày và nằm yên trong đó. Xác định lực cản trung bình của gỗ.
b) Viên đạn xuyên qua tấm gỗ chỉ dày 2 cm và bay ra ngoài. Xác định vận tốc của viên đạn khi nó vừa bay ra khỏi tấm gỗ.
Coi lực cản trung bình của gỗ là không đổi.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *