Bài 37: Định luật bảo toàn cơ năng

Một vật được thả tự do từ độ cao h xuống đất. Hãy áp dụng định luật bảo toàn cơ năng để chứng tỏ rằng vận tốc của vật khi chạm đất là:

\(v = \sqrt {2gh} \)

Thế năng của vật trong trọng trường cũng có thể là thế năng của hệ vật-Trái Đất. Trong tương tác với vật, Trái Đất có khối lượng rất lớn nên coi như đứng yên (có động năng bằng 0). Vì lẽ đó cơ năng của hệ vật – Trái Đất cũng là cơ năng của vật trong trọng trường. Có thể phát biểu: “ Cơ năng của hệ vật- Trái Đất( hệ kín, tương tác bằng lực thế ) được bảo toàn”.

Có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của con lắc đơn (Hình 37.1) được không?

Một quả bóng được ném với vận tốc đầu xác định. Đại lượng nào không đổi khi quả bóng chuyển động?

A. Thế năng.

B. Động lượng.

C. Động năng.

D. Gia tốc.

Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất.

a) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật.

b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được.

Một con lắc đơn có chiều dài l=1m. Kéo cho dây làm với phương thẳng đứng góc \(\alpha  = {45^0}\) rồi thả tự do.Tìm vận tốc của con lắc khi nó đi qua:

a) vị trí ứng với góc 30⁰;

b) vị trí cân bằng.

Một vật được ném từ mặt đất với vận tốc 10m/s hướng chếch lên phía trên, với các góc ném hợp với phương ngang lần lượt là 30⁰ và 60⁰. Bỏ qua sức cản của không khí.

a) Vận tốc chạm đất của vật trong mỗi lần ném thay đổi ra sao?

b) Độ cao cực đại mà vật đạt được trong mỗi trường hợp bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn: Dùng định luật bảo toàn cơ năng để giải, có kết hợp với phương pháp động lực học.