Giải bài 27 vật lí 10: Cơ năng

Nội dung bài viết gồm hai phần:

• Lý thuyết
• Hướng dẫn giải bài tập SGK

A. Lý thuyết

I. Cơ năng

Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của vật.

W = W_đ + W_t

Đơn vị của cơ năng: Jun (J)

II. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường

1. Định nghĩa

Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng hấp dẫn của vật.

Biểu thức: W = W_đ + W_t = $\frac{1}{2}$.m.v² + m.g.z

2. Bảo toàn cơ năng

Xét một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N.

Công của trọng lực là: A_MN = W_{t M} – W_{t N} (1)

Giả sử, trong quá trình vật chuyển động, vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, áp dụng định luật biến thiên động năng, ta có:

A_MN = W_{đ N}  – W_{đ M} (2)

Từ (1) và (2), ta có: W_{t M} – W_{t N} = W_{đ N}  – W_{đ M} hay W_{đ M} + W_{t M} = W_{đ N} + W_{t N}

Kết luận: W_M = W_N

Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường được bảo toàn.

Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = W_đ + W_t = const

3. Hệ quả

Vật chuyển động trong trọng trường

1. Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại.
2. Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

III. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = $\frac{1}{2}$.m.v² + $\frac{1}{2}$.k.($\Delta l$)² = const

Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chi chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi.

Nếu vật chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát, ... thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực này sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.