a) Tính cơ năng của vật?
b) tìm độ cao cực đại mà vật đạt được
c) Tính vận tốc của vật khi chạm đất?
d) Ở độ cao nào của vật có động năng bằng 2 thể năng?
c) Tìm thời gian kể từ lúc nếm, vật đi qua vị trí có động năng bằng 3 thế năng
Quảng cáo
2 câu trả lời 363
Dưới đây là lời giải chi tiết cho từng phần của bài toán:
**a) Tính cơ năng của vật:**
* Khối lượng \(m = 20 \, \text{g} = 0.02 \, \text{kg}\)
* Vận tốc ban đầu \(v_0 = 10 \, \text{m/s}\)
* Độ cao ban đầu \(h_0 = 1.6 \, \text{m}\)
* Gia tốc trọng trường \(g = 10 \, \text{m/s}^2\)
Cơ năng của vật là tổng động năng và thế năng tại thời điểm ban đầu:
\[E = K_0 + U_0 = \frac{1}{2}mv_0^2 + mgh_0\]
\[E = \frac{1}{2} \cdot 0.02 \cdot (10)^2 + 0.02 \cdot 10 \cdot 1.6\]
\[E = 1 + 0.32 = 1.32 \, \text{J}\]
**b) Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được:**
Tại độ cao cực đại, vận tốc của vật bằng 0, động năng bằng 0. Cơ năng của vật bằng thế năng tại độ cao cực đại:
\[E = mgh_{\text{max}}\]
\[1.32 = 0.02 \cdot 10 \cdot h_{\text{max}}\]
\[h_{\text{max}} = \frac{1.32}{0.2} = 6.6 \, \text{m}\]
**c) Tính vận tốc của vật khi chạm đất:**
Khi chạm đất, thế năng bằng 0. Cơ năng của vật bằng động năng khi chạm đất:
\[E = \frac{1}{2}mv^2\]
\[1.32 = \frac{1}{2} \cdot 0.02 \cdot v^2\]
\[v^2 = \frac{1.32 \cdot 2}{0.02} = 132\]
\[v = \sqrt{132} \approx 11.49 \, \text{m/s}\]
**d) Ở độ cao nào của vật có động năng bằng 2 lần thế năng:**
\[K = 2U\]
\[E = K + U = 2U + U = 3U\]
\[1.32 = 3 \cdot mgh\]
\[1.32 = 3 \cdot 0.02 \cdot 10 \cdot h\]
\[1.32 = 0.6h\]
\[h = \frac{1.32}{0.6} = 2.2 \, \text{m}\]
**e) Tìm thời gian kể từ lúc ném, vật đi qua vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng:**
\[K = 3U\]
\[E = K + U = 3U + U = 4U\]
\[1.32 = 4 \cdot mgh\]
\[1.32 = 4 \cdot 0.02 \cdot 10 \cdot h\]
\[1.32 = 0.8h\]
\[h = \frac{1.32}{0.8} = 1.65 \, \text{m}\]
Áp dụng công thức: \(h = v_0t - \frac{1}{2}gt^2 + h_0\)
\[1.65 = 10t - 5t^2 + 1.6\]
\[5t^2 - 10t + 0.05 = 0\]
Giải phương trình bậc hai:
\[t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} = \frac{10 \pm \sqrt{100 - 4 \cdot 5 \cdot 0.05}}{10} = \frac{10 \pm \sqrt{99}}{10}\]
\[t_1 = \frac{10 + \sqrt{99}}{10} \approx 1.995 \, \text{s}\]
\[t_2 = \frac{10 - \sqrt{99}}{10} \approx 0.005 \, \text{s}\]
Vì thời gian đi lên đến độ cao cực đại là \(t = \frac{v_0}{g} = \frac{10}{10} = 1 \, \text{s}\), nên vật sẽ đi qua vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng 2 lần. Lần đầu tiên khi đi lên với thời gian \(t_2 \approx 0.005 \, \text{s}\) và lần thứ hai khi đi xuống với thời gian \(t_1 \approx 1.995 \, \text{s}\).
**Kết quả:**
* **a)** 1.32 J
* **b)** 6.6 m
* **c)** 11.49 m/s
* **d)** 2.2 m
* **e)** 0.005 s và 1.995 s
a) Động năng của hòn bi lúc ném:
Wd=12mv20=12.0,02.42=0,16 (J)Wd=12mv02=12.0,02.42=0,16 (J)
Thế năng của hòn bi lúc ném:
Wt=mgh=0,02.10.1,6=0,32 (J)Wt=mgh=0,02.10.1,6=0,32 (J)
Cơ năng của hòn bi:
W=Wd+Wt=0,16+0,32=0,48 (J)W=Wd+Wt=0,16+0,32=0,48 (J)
b) Khi hòn bi đạt độ cao cực đại, động năng bằng không
W=mghmaxW=mghmax
⇒ hmax=Wmg=0,480,02.10=2,4 (m)
) Tính vận tốc của vật khi chạm đất:**
Khi chạm đất, thế năng bằng 0. Cơ năng của vật bằng động năng khi chạm đất:
E=12mv2E=12mv2
1.32=12⋅0.02⋅v21.32=12⋅0.02⋅v2
v2=1.32⋅20.02=132v2=1.32⋅20.02=132
v=√132≈11.49m/sv=132≈11.49m/s
**d) Ở độ cao nào của vật có động năng bằng 2 lần thế năng:**
K=2UK=2U
E=K+U=2U+U=3UE=K+U=2U+U=3U
1.32=3⋅mgh1.32=3⋅mgh
1.32=3⋅0.02⋅10⋅h1.32=3⋅0.02⋅10⋅h
1.32=0.6h1.32=0.6h
h=1.320.6=2.2mh=1.320.6=2.2m
**e) Tìm thời gian kể từ lúc ném, vật đi qua vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng:**
K=3UK=3U
E=K+U=3U+U=4UE=K+U=3U+U=4U
1.32=4⋅mgh1.32=4⋅mgh
1.32=4⋅0.02⋅10⋅h1.32=4⋅0.02⋅10⋅h
1.32=0.8h1.32=0.8h
h=1.320.8=1.65mh=1.320.8=1.65m
Áp dụng công thức: h=v0t−12gt2+h0h=v0t−12gt2+h0
1.65=10t−5t2+1.61.65=10t−5t2+1.6
5t2−10t+0.05=05t2−10t+0.05=0
Giải phương trình bậc hai:
t=−b±√b2−4ac2a=10±√100−4⋅5⋅0.0510=10±√9910t=−b±b2−4ac2a=10±100−4⋅5⋅0.0510=10±9910
t1=10+√9910≈1.995st1=10+9910≈1.995s
t2=10−√9910≈0.005st2=10−9910≈0.005s
Vì thời gian đi lên đến độ cao cực đại là t=v0g=1010=1st=v0g=1010=1s, nên vật sẽ đi qua vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng 2 lần. Lần đầu tiên khi đi lên với thời gian t2≈0.005st2≈0.005s và lần thứ hai khi đi xuống với thời gian t1≈1.995st1≈1.995s.
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
150419 -
97575
-
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
59053
