Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật đang chịu tác dụng của lực đàn hồi... trang 10: Một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng.[r]
Trang 1Bài 26 THẾ NĂNG
1 Thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn) W t
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí vật đó trong trọng trường:
W t = m.g.z
Đơn vị: Wt : Thế năng trọng trường là (J) m : khối lượng của vật (kg)
g : gia tốc trọng trường (m/s2) z : độ cao của vật (m)
( Chọn mặt đất là gốc thế năng, chiều dương hướng lên )
2 Chú ý :
Khi vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực tác dụng vào vật bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N :
AMN = Wt M – Wt N = mg( zM – zN )
Vật đi lên cao : z tăng W t tăng (W t M < W tN ) trọng lực sinh công âm (A MN < 0)
Vật đi xuống : z giảm W t giảm(W t M > W t N ) trọng lực sinh công dương (A MN > 0)
3 Thế năng đàn hồi Wđh
Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật đang chịu tác dụng của lực đàn hồi
Thế năng đàn hồi của lò xo :
W đh=1
2k ( Δℓ )
2
Đơn vị của thế năng đàn hồi là (J)
∆ = – : độ biến dạng của lò xo (m) ; 0 , : chiều dài lúc đầu, lúc sau của lò xo (m) 0
k:độ cứng của lò xo (N/m)
( Chọn gốc thế năng ở trạng thái lò xo chưa biến dạng )
* Công của lực đàn hồi :
Khi một lò xo bị biến dạng , một đầu lò xo gắn với vật di chuyển từ vị trí x1 đến vị trí x2 thì công của lực đàn hồi thực hiện là :
A 12 =
Công này chỉ phụ thuộc vào các độ biến dạng đầu và cuối của lò xo , vậy lực đàn hồi cũng là lực thế
TÓM TẮT CÔNG THỨC:
1 Thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn) Wt: W t=mgz
Trang 2Công của trọng lực: A MN=mg(Z M−Z N)
Công thức rơi tự do: s=1
2g t
2
v=¿
v2=2 gs
2 Thế năng đàn hồi Wđh: W t=1
2k (∆ l)
2
Lực đàn hồi: F đh=k|∆ l|
Khi treo vật cân bằng: F đh=P
k|∆ l|=mg
GIẢI BÀI TẬP MẪU
Bài 1.trang 10: Một lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với một vật nhỏ
Tính thế năng đàn hồi khi lò xo bị nén 2 cm
Áp dụng công thức: W t=1
2k (∆ l)
2.200(0,02)
2 W t=0,04 (J )
Bài 2 trang 10: Một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng Khi tác dụng một lực
F = 3 N kéo lò xo cũng theo phương ngang, ta thấy nó dãn được 2 cm
a Tìm độ cứng của lò xo.
b Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn được 2 cm.
Giải : a/ Fđh = k 3=k |0,02|
k=150(N /m)
b/ Thế năng đàn hồi : W t=1
2.150 (0,02)
2
W t=0,03(J )
Bài 6 trang 10: Thế năng đàn hồi của một lò xo khi bị nén một đoạn 6 cm là 2,4 J Hỏi phải nén lò xo một
đoạn bao nhiêu thì thế năng đàn hồi là 3,6 J
Giải : W t=1
2k (∆ l)
2
lập tỉ lệ ( không cần đổi đơn vị )
2 2 2
2 1
1
1 ( ) 2
1 ( ) 2
dh dh
k W
2 2 2
1 ( ) 3,6 2
1
2, 4 .(6)
2
k k
Trang 3
= 3,75 cm 2
Bài 8 trang 10: Một vật nặng 4 kg, hỏi phải đặt ở độ cao bao nhiêu thì có thế năng trọng trường là 160 J.
Lấy g = 10 m/s2
Giải : W t=mgz 160 = 10.4.z z = 4( m)
Bài 9 trang 10: Một vật khối lượng 500g Tính công của trọng lực giúp vật dịch chuyển từ độ cao 100 m
xuống độ cao 80 m Lấy g = 10m/s2
Giải: A MN=mg(z M−z N) A MN=0,5.10(100−80) A MN=100(J )
Bài 10 trang 10: Một vật khối lượng 100g rơi tự do từ độ cao 80 m xuống đất Lấy g = 10 m/s2 Tính thế năng tại vị trí sau khi vật rơi 2s
Giải : Từ công thức s=
1
2g t
2
=
1
Độ cao vật sau khi rơi được 2s : z = 80 – 20 = 60 m
Thế năng lúc đó : W t=mgz=0,1.10 60=60(J )
Bài 11 trang 10: Một vật khối lượng 200g rơi tự do sau 3s thì chạm đất Lấy g = 10 m/s2 Tính độ giảm thế năng trong giây đầu tiên
Giải : Độ cao thả vật z1=s=1
2.10 3
2=45(m)
Độ cao sau khi rơi 1s: z2=45−1
2.10 1
2=40(m)
A12=mg(z1−z2)=0,2.10 (45−40 )=10(J )
Học sinh xem và giải tiếp các bài tập trong đề cương trang 10