Xe thế năng có cấu tạo được mô tả trong Hình 3.4. Quả nặng được nối với trục xe qua một ròng rọc cố định bởi một sợi dây mềm, không dãn. Sượi dây được quấn nhiều vòng quanh trục xe...

Hoạt động : Xe thế năng có cấu tạo được mô tả trong Hình 3.4. Quả nặng được nối với trục xe qua một ròng rọc cố định bởi một sợi dây mềm, không dãn. Sượi dây được quấn nhiều vòng quanh trục xe.

Khi thả quả nặng chuyển động từ trên xuống, sợi dây sẽ kéo trục bánh xe làm bánh xe lăn, xe sẽ chuyển động.

a) Mô tả sự chuyển hóa năng lượng từ khi thả quả nặng đến khi quả nặng chạm sàn xe.

b) Cho độ cao ban đầu của quả nặng so với sàn xe là 8cm, khối lượng quả nặng là m1 = 20 g, khối lượng của xe là m2 = 50 g. Tính tốc độ của xe ngay khi quả nặng chạm sàn xe, nếu coi toàn bộ thế năng của quả nặng chuyển hóa thành động năng.

c) Trong thực tế, giá trị tốc độ thu được của xe khi quả nặng chạm sàn xe sẽ nhỏ hơn giá trị tính toán ở câu b. Hãy giải thích tại sao.


a) Ban đầu quả nặng ở vị trí cao hơn so với sàn xe nên tại thời điểm đó quả nặng có năng lượng tồn tại ở dạng thế năng. Khi thả quả nặng, độ cao của nặng giảm, tốc độ của quả năng tăng nên thế năng được chuyển hóa thành động năng.

b) Thế năng ban đầu của hệ là:

 

Động năng của khi quả nặng chạm sàn xe là:

 

Do toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật nên

 

Tốc độ của vật vừa đến chạm mặt đất là:

 

Vậy tốc độ của xe ngay khi quả nặng chạm sàn xe là 0,68 m/s.

c) Trong thực tế, giá trị tốc độ thu được của xe khi quả nặng chạm sàn xe sẽ nhỏ hơn giá trị tính toán ở câu b vì sẽ bị mất mát năng lượng trong quá trình chuyển đổi. Nguyên nhân gây mất mát năng lượng là do ma sát, lực cản không khí,...


Bình luận

Giải bài tập những môn khác