Bài 25. Động năng, thế năng

- Mô tả hoạt động:

Khi bắt đầu, động cơ điện từ từ kéo toa tàu lên đỉnh đầu tiên của cung đường ray. Sau đó, toa tàu trượt xuống và tăng tốc, nó chuyển động nhanh dần và có đà để di chuyển đến đỉnh thứ hai (thấp hơn đỉnh thứ nhất); sau đó tiếp tục trượt xuống và tăng tốc.

Lực kéo của động cơ thực hiện công đưa toa tàu lên đỉnh đường ray, dự trữ thế năng cực đại. Khi toa tàu này trượt xuống, động năng của nó tăng và đồng thời thế năng của nó giảm. Khi tới đáy của cung đường, toàn bộ thế năng đã chuyển hóa thành động năng, năng lượng nhiệt và năng lượng âm thanh. Khi lên dốc, động năng của toa tàu giảm, chuyển hóa thành thế năng.

Giải thích tại sao khi tàu lượn ở vị trí cao nhất của đường ray thì tốc độ của nó lại chậm nhất và ngược lại.

- Khi tàu lượn ở vị trí cao nhất của đường ray, tàu lượn có thể năng trọng trường lớn nhất, động năng nhỏ nhất nên tốc độ của nó chậm nhất. Còn khi tàu lượn ở vị trí thấp nhất của đường ray, tàu lượn có thế năng trọng trường nhỏ nhất, động năng lớn nhất nên tốc độ của nó nhanh nhất.

1.

Năng lượng của con sóng trong Hình 25.1 tồn tại dưới dạng động năng

- Sóng thần có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thông thường vì vận tốc của sóng thần rất lớn dẫn đến động năng của sóng vô cùng lớn, trong khi đó các sóng thông thường lại có vận tốc nhỏ hơn rất nhiều so với sóng thần nên năng lượng của sóng thông thường nhỏ hơn sóng thần, vì vậy sóng thần có sức tàn phá rất lớn.

- Khi xô vào vật cản thì năng lượng (động năng) lớn nhất dẫn đến sự tàn phá.

1.

Khi bóng rơi xuống sàn thì động năng chuyển hóa thành thế năng.

1.

Khi búa đang ở độ cao nhất định thì năng lượng của nó tồn tại dưới dạng thế năng.

Năng lượng này có được là do việc chọn mốc tính độ cao.

2.

Trong quá trình rơi, năng lượng của búa chuyển từ thế năng sang động năng.

3.

Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đóng cọc xuống dưới đất

- Khi chọn gốc thế năng là sàn nhà, độ cao của cuốn sách so với gốc thế năng là: h’

- Khi chọn gốc thế năng là mặt bàn, độ cao của cuốn sách so với gốc thế năng là: h

- Độ lớn của thế năng phụ thuộc vào độ cao của vật so với gốc thế năng. Mà h’ > h nên thế năng của cuốn sách khi lấy gốc thế năng là sàn nhà lớn hơn thế năng của cuốn sách khi lấy gốc thế năng là mặt bàn.

1.

Chọn mốc thế năng tại A

Ta có m = 500 kg; g = 9,8 m/s² ; h = 40 m.

Thế năng của khối vật liệu tại B là: W_t = m.g.h = 500.9,8.40 = 1,96.10⁵ (J)

=> Công mà cần cẩu đã thực hiện là: A = W_t = 1,96.10⁵ J.

2.

Do ma sát không đáng kể nên công của trọng lực bằng công của lực nhỏ

=> Dù lực có nhỏ hơn trọng lượng nhưng vẫn có thể đưa một vật lên cao trong mặt phẳng nghiêng.

Máy đóng cọc hoạt động như sau: Búa máy được nâng lên đến một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng.

Khi búa máy được đưa lên cao, búa máy có thế năng trọng trường. Trong quá trình rơi, độ cao của búa so với mặt đất giảm dần, tốc độ chuyển động của búa tăng dần.

Do đó, năng lượng của búa chuyển từ thế năng trọng trường sang động năng. Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đẩy cọc cắm sâu xuống đất.