Dạng 2: Tính động năng, thế năng và định luật bảo toàn cơ năng
Bài tập 1: Một vận động viên trượt tuyết có tổng khối lượng 60 kg bắt đầu trượt trên đồi tuyết từ điểm A đến điểm B. Biết điểm A có độ cao lớn hơn điểm B là 10 m. Giả sử lực cản là không đáng kể. Lấy g = 10 m/s$^{2}$. Động năng của vận động viên này khi đến vị trí B là bao nhiêu?
Bài tập 2: Một vận động viên nhảy cầu nhảy xuống hồ nước từ tấm ván ở độ cao 10 m so với mặt hồ. Lấy g = 9,8 m/s$^{2}$. Tốc độ của người khi cách mặt hồ 4 m là bao nhiêu?
Bài tập 3: Vì sao các búa máy đóng cọc được chế tạo rất nặng và khi hoạt động, búa được kéo lên rất cao so với đầu cọc?
Bài Làm:
Bài tập 1:
Chọn gốc thế năng tại B
Bảo toàn cơ năng tại A và B
Cơ năng tại A: WA = WđA + WtA = WtA
Cơ năng tại B: WB = WđB + WtB = WđB
Theo định luật bảo toàn cơ năng: WA = WB
=> WđB = WtA = m.g.hA = 60.10.10 = 6.10$^{3}$ J
Bài tập 2:
Chọn gốc thế năng tại mặt hồ.
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại vị trí người bắt đầu nhảy và tại vị trí cách mặt hồ 4 m: Wt1 + Wđ1 = Wt2 + Wđ2
$\Rightarrow v_{2}=\sqrt{2.g.(h_{1}-h_{2})=\sqrt{2.9,8.(10-4)}\approx 10,84 m/s$
Bài tập 3:
Thế năng của búa máy so với đầu cọc tỉ lệ thuận với khối lượng và độ cao của búa so với đầu cọc. Nếu bỏ qua mọi lực cản, động năng cực đại của búa bằng thế năng ban đầu của nó. Động năng của búa trước khi va chạm với đầu cọc càng lớn thì cọc càng dễ cắm sâu vào đất.
