Bài tập Bài 26. Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng có đáp án

Khi nước chảy từ trên thác xuống:

a) Lực hấp dẫn của Trái Đất làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới.

b) Lực sinh công trong quá trình này là lực hấp dẫn của Trái Đất.

c) Động năng của nước tăng dần, thế năng giảm dần.

d) Dự đoán: Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng.

a) Khi vật đi lên, sẽ có lực hút của Trái Đất, lực đẩy của tay, lực cản của không khí tác dụng vào vật.

- Lực hút của Trái Đất sinh công cản.

- Lực đẩy của tay sinh công phát động.

- Lực cản của không khí sinh công cản.

b) Trong quá trình vật đi lên rồi rơi xuống thì động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

Dự đoán: Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng.

- Khi tàu chuyển động từ A đến B: thế năng tăng dần, động năng giảm dần.

- Khi tàu chuyển động từ B đến C: động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

- Khi tàu chuyển động từ C đến D: động năng giảm dần, thế năng tăng dần.

- Khi tàu chuyển động từ D đến E: động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

a) Khi vật chuyển động trên cung AO thì lực hút của Trái Đất và lực kéo của dây sinh công.

- Công do lực hút của Trái Đất sinh ra là công phát động.

- Công do lực cản của không khí là công cản.

b) Vật chuyển động nhanh dần từ A xuống O, do đó động năng của vật tăng, thế năng của vật giảm.

a) Khi vật chuyển động trên cung OB thì lực hút của Trái Đất và lực kéo của dây sinh công.

- Công do lực hút của Trái Đất sinh ra là công cản.

- Công do lực cản của không khí là công cản.

b) Vật chuyển động chậm dần từ O lên B, do đó động năng của vật giảm, thế năng của vật tăng.

- Khi bắt đầu chuẩn bị trượt ván, vận động viên đứng ở điểm đầu máng, lúc này động năng bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại.

- Khi trượt xuống đáy máng, thế năng bằng 0, cơ năng bằng động năng cực đại.

- Khi lên đến điểm cuối bên kia máng thì động năng bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại.

Thực tế thả viên bi từ điểm A trên đường ray, ta thấy viên bi không thể chuyển động tới điểm D. Vì vật không chỉ chịu tác dụng của trọng lực mà còn chịu tác dụng của lực ma sát. Do đó, cơ năng của vật không được bảo toàn. Nếu bỏ qua mọi ma sát thì viên bi hoàn toàn lên được điểm D khi đó cơ năng được bảo toàn.

Định luật bảo toàn năng lượng thì luôn đúng trong mọi trường hợp.

- Ở độ cao h = 10 m, động năng của vật bằng 0, thế năng của vật lớn nhất. Do đó cơ năng của vật là: W = W$_{t}$= mgh

- Gọi h$_{1}$ là vị trí vật có động năng bằng thế năng, ta có:

W = W$_{t1}$+ W$_{đ1}$= 2W$_{t1}$= 2mgh$_{1}$

- Do bỏ qua mọi ma sát nên cơ năng của vật được bảo toàn. Ta có:

$mgh=2mg{h}_{1}\Rightarrow {h}_{1}=\frac{h}{2}=\frac{10}{2}=5\ m$

Vậy ở độ cao 5 m thì vật có động năng bằng thế năng.

- Ở độ cao h$_{1}$ = 0,8 m, động năng của vật bằng 0, thế năng của vật lớn nhất. Do đó cơ năng của vật là: W = W$_{t1}$= m.g.h$_{1}$= 0,5.9,8.0,8 = 3,92 J.

- Thế năng của vật ở độ cao h$_{2}$ = 0,6 m là:

W$_{t2}$= m.g.h$_{2}$= 0,5.9,8.0,6 = 2,94 J.

- Do cơ năng của vật được bảo toàn nên động năng của vật ở độ cao h$_{2}$ = 0,6 m là:

W$_{đ2}$= W - W$_{t2}$ = 3,92 - 2,94 = 0,98 J.

Trò chơi xích đu: khi được cung cấp 1 năng lượng ban đầu, người chơi có thể chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng, thế năng và động năng liên tục chuyển hóa cho nhau.