Chương 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Chủ đề 1: Động lượng – định luật bảo toàn động lượng Chủ đề 2: Công – công suất Chủ đề 3: Động – định lý biến thiên động Chủ đề 4: Thế – định lý biến thiên Chủ đề 5: Cơ – định luật bảo toàn Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 I Kiến thức: Tính trọng trường, cơng trọng lực độ biến thiên trọng trường * Tính - Chọn mốc (Wt= 0); xác định độ cao so với mốc chọn z(m) m(kg) - Sử dụng: Wt = mgz Hay Wt1 – Wt2 = AP * Tính cơng trọng lực AP độ biến thiên (∆Wt): - Áp dụng : ∆Wt = Wt2 – Wt1 = -AP ↔ mgz1 – mgz2 = AP Chú ý: Nếu vật lên AP = - mgh < 0(công cản); vật xuống AP = mgh > (công phát động) Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 4: THẾ NĂNG – ĐỊNH LÝ BIẾN THIÊN THẾ NĂNG II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD 1: Một vật có khối lượng 10 kg, lấy g = 10 m/s2 a/ Tính vật A cách mặt đất 3m phía đáy giếng cách mặt đất 5m với gốc mặt đất b/ Nếu lấy mốc đáy giếng, tính lại kết câu c/ Tính cơng trọng lực vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất Nhận xét kết thu HD Lấy gốc mặt đất h = a/ + Tại độ cao h1 = 3m Wt1 = mgh1 = 60J + Tại mặt đất h2 = Wt2 = mgh2 = + Tại đáy giếng h3 = -3m Wt3 = mgh3 = - 100J b/ Lấy mốc đáy giếng + Tại độ cao 3m so mặt đất h1 = 8m Wt1 = mgh1 = 160J + Tại mặt đất h2 = 5m Wt2 = mgh2 = 100 J + Tại đáy giếng h3 = Wt3 = mgh3 = c/ Công trọng lực vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất: A31 = Wt3 – Wt1 + Khi lấy mốc mặt đất: A31 = Wt3 – Wt1 = -100 – 60 = -160J +Khi lấy mốc đáy giếng : A31 = Wt3 – Wt1 = – 160 = -160J Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 4: THẾ NĂNG – ĐỊNH LÝ BIẾN THIÊN THẾ NĂNG II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD2: Một vật có khối lượng kg đặt vị trí trọng trường Wt1 = 500J Thả vật rơi tự đến mặt đất Wt1 = -900J a/ Hỏi vật rơi từ độ cao so với mặt đất b/ Xác định vị trí ứng với mức khơng chọn c/ Tìm vận tốc vật vật qua vị trí HD - Chọn chiều dương có trục Oz hướng lên Ta có: Wt1 – Wt2 = 500 – (- 900) = 1400J = mgz1 + mgz2 = 1400J z A 1400 Z1 Vậy z1 + z2 = 3.9,8 = 47,6 m Vậy vật rơi từ độ cao 47,6m b/ Tại vị trí ứng với mức khơng z = - Thế vị trí z1 Wt1 = mgz1 ⇒ z1 = 500 = 17m 3.9,8 Vậy vị trí ban đầu cao mốc chọn 17m c/ Vận tốc vị trí z = Ta có: v2 – v02 = 2gz1 ⇒ v = 2gz1 = 18,25m / s Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 o Z2 B Chủ đề 4: THẾ NĂNG – ĐỊNH LÝ BIẾN THIÊN THẾ NĂNG II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD3 Một vật có khối lượng kg cách mặt đất khoảng H = 20 m Ở chân đường thẳng đứng qua vật có hố sâu h = m Cho g = 10 m/s2 a) Tính vật chọn gốc đáy hố b) Cho vật rơi khơng vận tốc ban đầu, tìm vận tốc vật chạm đáy hố Bỏ qua sức cản khơng khí c) Với gốc mặt đất vật nằm đáy hố bao nhiêu? HD a) Với gốc đáy hố: z = H + h = 25 m; Wt = mgz = 250 J b) Theo định luật bảo toàn năng: mgz1 + mv = mgz1 + mv ; v1 = ; z1 = z ; z2 = nên: mgz - mv 2 2 2 v2 = gz = 22,4 m/s c) Với gốc mặt đất: z = - h = - m; Wt = mgz = - 50 J Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 2 Chủ đề 4: THẾ NĂNG – ĐỊNH LÝ BIẾN THIÊN THẾ NĂNG II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD4 Từ độ cao 180 m, người ta thả rơi vật nặng không vận tốc ban đầu Bỏ qua sức cản khơng khí Lấy g = 10 m/s2 Xác định: a) Độ cao mà động tính vận tốc vật độ cao b) Vận tốc vật lúc chạm đất HD Chọn gốc mặt đất a) Vị trí mà động năng: mgz1 = mgz2 + mv = 2mgz2 mgz2 = mv 2 z1 z2 = = 90 m; v2 = 2gz2 = 42,4 m/s b) Vận tốc vật lúc chạm đất: mgz1 = mv v3 = 2gz1 = 60 m/s Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 4: THẾ NĂNG – ĐỊNH LÝ BIẾN THIÊN THẾ NĂNG II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu Từ độ cao 25 m người ta ném thẳng đứng vật nặng lên cao với vận tốc ban đầu 20 m/s Bỏ qua sức cản khơng khí Lấy g = 10 m/s2 Tính: a) Độ cao cực đại mà vật đạt b) Độ cao mà động vận tốc vật độ cao Đs: a) 45 m b) z2 = 15 m; v2 = 24,5 m/s Câu 2: Một thang máy có khối lượng chuyển động từ tầng cao cách mặt đất 100m xuống tầng thứ 10 cách mặt đất 40m Nếu chọn gốc tầng 10, lấy g = 9,8m/s2 Thế thang máy tầng cao là: Đs 588 kJ Câu 3: Trong cơng viên xe monorail có khối lượng m = 80kg chạy quỹ đạo hình vẽ, biết zA = 20m; zB = 10m; zC = 15m; zD = 5m; zE = 18m; g = 9,8m/s2 Độ biến thiên trọng trường xe xe di chuyển từ A đến B là: Đs 8000J Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 A E C B zA zC zB D zD zE ... b) Theo định luật bảo toàn năng: mgz1 + mv = mgz1 + mv ; v1 = ; z1 = z ; z2 = nên: mgz - mv 2 2 2 v2 = gz = 22,4 m/s c) Với gốc mặt đất: z = - h = - m; Wt = mgz = - 50 J Vu Dinh Hoang - lophocthem.com... Wt1 + Khi lấy mốc mặt đất: A31 = Wt3 – Wt1 = -1 00 – 60 = -1 60J +Khi lấy mốc đáy giếng : A31 = Wt3 – Wt1 = – 160 = -1 60J Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề... Wt1 = -AP ↔ mgz1 – mgz2 = AP Chú ý: Nếu vật lên AP = - mgh < 0(công cản); vật xuống AP = mgh > (công phát động) Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 4: THẾ NĂNG