Một vật khối lượng 50 kg treo ở đầu một sợi dây cáp của cần cẩu. Lúc đầu, vật đứng yên. Sau đó thả dây cho vật dịch chuyển từ từ xuống phía dưới một đoạn 20 m với gia tốc không đổi 2,5 m/ s 2 . Lấy g = 9,8 m/ s 2 . Xác định : Động năng của vật ở cuối đoạn dịch chuyển.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Vật chịu tác dụng của hai lực: lực căng T → của sợi dây cáp hướng thẳng đứng lên phía trên, trọng lực P → hướng thẳng đứng xuống phía dưới. Chọn chiều chuyển động của vật là chiều dương.
Áp dụng định luật II Niu-tơn đối với chuyển động của vật :
ma = P - T = mg - T
suy ra lực căng của sợi dây cáp : T = m(g - a). Do đó, công thực hiện bởi lực căng :
A 1 = -Ts = -ms(g - a) = -50.20.(9,8 - 2,5) = -7,3 kJ
Vật chịu tác dụng của hai lực: lực căng T → của sợi dây cáp hướng thẳng đứng lên phía trên, trọng lực P → hướng thẳng đứng xuống phía dưới. Chọn chiều chuyển động của vật là chiều dương.
Công thực hiện bởi trọng lực tác dụng lên vật:
A 2 = Ps = mgs = 50.9,8.20 = 9,8 kJ
Vật nặng chịu lực căng T → (ngoại lực) tác dụng, chuyển động từ mặt đất lên tới độ cao h = 10 m và đạt được vận tốc v = 0,5 m. Trong trường hợp này, độ biến thiên cơ năng của vật có giá trị bằng công do ngoại lực thực hiện, nên ta có :
m v 2 /2 + mgh = Th
suy ra lực căng của sợi dây cáp :
T = m( v 2 /2h + g) ≈ 500(4,5. 0 , 6 2 /2 + 9,8) = 4920(N)
Nếu dây cáp chịu được lực căng tối đa T m a x = 6000 N > 4920 N, thì ở cùng độ cao nêu trên vật có thể đạt được vận tốc tối đa v m a x sao cho :
m v m a x 2 /2 + mgh = T m a x h
Hệ hai vật m 1 và m 2 chuyển động trong trọng trường, chỉ chịu tác dụng của trọng lực, nên cơ năng của hệ vật bảo toàn.
Vật m 1 , có trọng lượng P 1 = m 1 g ≈ 20 N và vật m2 có trọng lượng P 2 = m 2 g ≈ 1.10 = 10 N. Vì sợi dây nối hai vật này không dãn và P 1 > P 2 , nên vật m 1 chuyển động, thẳng đứng đi xuống và vật m 2 bị kéo trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng với cùng đoạn đường đi và vận tốc. Như vậy, khi vật m 1 đi xuống một đoạn h thì thế năng của nó giảm một lượng W t 1 = m 1 gh, đồng thời vật m 2 cũng trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng một đoạn h nên độ cao của nó tăng thêm một lượng hsinα và thế năng cũng tăng một lượng W t 2 = m 2 gh.
Theo định luật bảo toàn cơ năng, độ tăng động năng của hệ vật chuyển động trong trọng trường bằng độ giảm thế năng của hệ vật đó, tức là :
∆ W đ = - ∆ W t
⇒ 1/2( m 1 + m 2 ) v 2 = m 1 gh - m 2 gh.sin α
Suy ra W đ = 1/2( m 1 + m 2 ) v 2 = gh( m 1 - m 2 sin 30 ° )
Thay số, ta tìm được động năng của hệ vật khi vật m 1 đi xuống phía dưới một đoạn h = 50 cm :
W đ = 10.50. 10 - 2 .(2 - 1.0,5) = 7,5 J
Đáp án B
Giai đoạn 1:
- Sau khi kéo vật B xuống dưới 20 cm và thả nhẹ thì hệ đi lên, hai vật A và B cùng vận tốc, gia tốc đến khi lực căng dây bằng 0.
Giai đoạn 2:
- Dây chùng vật B chuyển động giống như vật được ném thẳng đứng lên trên với vận tốc ban đầu ở giai đoạn này là vận tốc ở cuối giai đoạn (Tc = 0)
- Vận tốc đầu giai đoạn 2 tính từ định luật bảo toàn cơ năng cho con lắc là:
- Quãng đường đi được ở giai đoạn 2 đến khi dừng lại (đạt độ cao lớn nhất) là:
- Kết thúc giai đoạn 2 vật B đã lên đến độ cao so với ban đầu khi buông là:
Giai đoạn 3:
Vật B tuột khỏi dây từ độ cao 4,5m rơi đến vị trí thả ban đầu là chuyển động rơi tự do, ta có:
Đáp án A
Có
Biên độ A = 0,2 m
Khi lên vị trí lò xo không dãn:
Như vậy khi lên đến vị trí này vật A và B đều đi được 30 cm. Lúc này dây chùng nên vật B như được ném thẳng đứng từ dưới lên.
Độ cao B lên được là:
Sau khi lên được vị trí độ cao nhất, B đổi chiều chuyển động và bị đứt dây, nó rơi tự do về vị trí ban đầu với quãng đường tổng là 45 cm = 0,45 m.
Có
Vật chịu tác dụng của hai lực: lực căng T → của sợi dây cáp hướng thẳng đứng lên phía trên, trọng lực P → hướng thẳng đứng xuống phía dưới. Chọn chiều chuyển động của vật là chiều dương.
Áp dụng công thức về độ biến thiên động năng :
Thay v 0 = 0 và A = A 1 + A 2 , ta tìm được động năng của vật ở cuối đoạn dịch chuyển :
m v 2 /2 = A 1 + A 2 = -7,3 + 9,8 = 2,5(kJ)