Bài 16. CƠ NĂNG
I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
• Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng.
• Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn. Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn.
• Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.
• Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.
• Động năng và thể năng là hai dạng của cơ năng.
Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của nó.
III. BÀI TẬP SÁCH BÀI TẬP
16.1. Trong các vật sau đây, vật nào không có thế năng?
A. Viên đạn đang bay.
B. Lò xo để tự nhiên ở một độ cao so với mặt đất.
C. Hòn bi đang lăn trên mặt đất.
D. Lò xo bị ép đặt ngay trên mặt đất.
Trả lời: Chọn C.
Hòn bi đang lăn trên mặt đất, nếu lấy gốc thế năng ở mặt đất thì thế năng của nó bằng không. Vây câu C là đúng, các vật khác nêu trên đều có thế năng.
16.2*. Ngân và Hằng quan sát một khách ngồi trong một toa tàu đang chuyển động:
Ngân nói: "Người hành khách có động năng và đang chuyển động".
Hằng phản đối: "Người hành khách không có động năng và đang ngồi yên trên tàu".
Hỏi ai đúng, ai sai? Tại sao?
Trả lời:
Vận tốc phụ thuộc vật ta chọn mốc vì thế động năng cũng phụ thuộc vật ta chọn mốc. Ngân nói đúng, nếu lấy cây bên đường làm mốc chuyển động.
Hằng nói đúng, nếu lấy toa tàu làm mốc chuyển động.
16.3. Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của mũi tên hay của cánh cung? Đó là dạng năng lượng nào?
Trả lời:
Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của cánh cung. Đó là thế năng.
16.4. Búa đập vào đinh làm đinh ngập sâu vào gỗ. Đinh ngập sâu vào gỗ là nhờ năng lượng nào ? Đó là dạng năng lượng gì?
Trả lời:
Đinh ngập sâu vào gỗ là nhờ năng lượng của búa. Đó là động năng.
16.5. Muốn đồng hồ chạy, hàng ngày ta phải lên dây cót cho nó. Đồng hồ hoạt động suốt một ngày nhờ dạng năng lượng nào?
Trả lời: Khi ta phải lên dây cót cho đồng hồ là đã cung cấp dạng năng lượng là thế năng của dây cót.
16.6. Phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Động năng là cơ năng của vật có được do dạng chuyển động
B. Vật có động năng có khả năng sinh công
C. Động năng của vật không thay đổi khi vật chuyển động đều
D. Động năng của vật chỉ phụ thuộc vận tốc, không phụ thuộc khối lượng của vật.
Trả lời: Chọn D.
Động năng của vật phụ thuộc cả vận tốc và khối lượng của vật. Vậy nhận xét D là sai.
16.7. Phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn
B. Một vật chỉ có khả năng sinh công khi có thế năng hấp dẫn
C. Một vật càng lên cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn
D. Thế năng hấp dẫn của một vật phụ thuộc vào mốc tính độ cao.
Trả lời: Chọn B.
Một vật có khả năng sinh công khi có năng lượng (Động năng, thế năng). Vậy nhận xét B là sai.
16.8. Một vật được ném lên theo phương xiên góc với phương nằm ngang từ vị trí A, rơi xuống mặt đất tại vị trí D (H.16.8). Bỏ qua sức cản của không khí. Tại vị trí nào vật không có thế năng?
A. Vị trí A
B. Vị trí B
C. Vị trí C
D. Vị trí D
.png)
Trả lời: Chọn D.
Nếu lấy gốc thế năng ở mặt đất thì thế năng của vật tại D bằng không.
16.9. Một vật nặng được móc vào một đầu lò xo treo như hình 16.9, cách mặt đất một khoảng nhất định. Khi vật ở trạng thái cân bằng hệ vật và lò xo có dạng cơ năng nào?
A. Động năng và thế năng hấp dẫn
B. Chỉ có thế năng hấp dẫn
C. Chỉ có thế năng đàn hồi
D. Có cả thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi
.png)
Trả lời: Chọn D.
Khi vật ở trạng thái cân bằng hệ vật và lò xo có dạng cơ năng là thế năng của vật so với mặt đất và thế năng đàn hồi của lò xo. Vậy câu D là đúng.
16.10. Một vật có khối lượng m được nâng lên độ cao h rồi thả rơi
a) Tính công mà vật thực hiện được cho đến khi chạm mặt đất
b) Lập công thức tính thế năng của vật ở độ cao h.
Trả lời:
a) Công mà vật thực hiện: A = P.h = 10m.h
b) Công thức tính thế năng của vật ở độ cao h bằng công lớn nhất mà nó có thể sinh ra vậy $W_{t}$ = P.h = 10mh