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.
Một vật khối lượng 100 g được ném từ độ cao 10 m xuống đất với vận tốc đầu là 6,0 m/s. Lấy g = 9,8 m/s2. Bỏ qua lực cản của không khí.
a) Xác định vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất.
b) Khi chạm đất, vật xuyên sâu vào đất 2 cm và nằm yên tại đó. Xác định lực cản trung bình của đất tác dụng lên vật.
Một khẩu pháo khối lượng 10 tấn chứa viên đạn khối lượng 10 kg nằm trong nòng pháo. Lúc đầu, khẩu pháo đứng yên trên mặt đất phẳng ngang. Khi viên đạn được bắn ra với vận tốc đầu nòng 800 m/s, thì khẩu pháo bị giật lùi về phía sau. Bỏ qua ma sát với mặt đất. Xác định :
a) Vận tốc giật của khẩu pháo ngay sau khi bắn.
b) Tỉ số động năng của khẩu pháo và của viên đạn ngay sau khi bắn.
Một vật khối lượng 50 kg treo ở đầu một sợi dây cáp của cần cẩu. Lúc đầu, vật đứng yên. Sau đó thả dây cho vật dịch chuyển từ từ xuống phía dưới một đoạn 20 m với gia tốc không đổi 2,5 m/s2. Lấy g = 9,8 m/s2. Xác định :
a) Công thực hiện bởi lực căng của sợi dây cáp.
b) Công thực hiện bởi trọng lực tác dụng lên vật.
c) Động năng của vật ở cuối đoạn dịch chuyển.
Một quả cầu A khối lượng 2 kg chuyển động trên máng thẳng ngang không ma sát với vận tốc 3 m/s và tới va chạm vào quả cầu B khối lượng 3 kg đang chuyển động với vận tốc 1 m/s cùng'chiều với quả cầu A trên cùng một máng ngang. Xác định độ lớn của vận tốc và chiều chuyển động của hai quả cầu sau khi va chạm. Cho biết sự va chạm giữa hai quả cầu A và B có tính chất hoàn toàn đàn hồi, tức là sau khi va chạm thì các quả cầu này chuyển động tách rời khỏi nhau, đồng thời tổng động năng của chúng trước và sau va chạm được bảo toàn (không thay 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 *