Kiến thức

Định luật bảo toàn cơ năng, cơ năng của trường lực thế

Cơ năng của vật chuyển động trong trường trọng lực
Thả vật có khối lượng m rơi tự do ở độ cao z[sub]1[/sub] xuống mặt đất, chọn gốc thế năng (W$_{t}$ =0) tại mặt đất.
[​IMG]
Nhận xét: trong quá trình vật

chuyển động rơi tự do

  • độ cao của vật giảm dần => thế năng của vật giảm
  • vận tốc của vật tăng đều => động năng của vật tăng
  • Tại vị trí thả: h$_{max}$; v = 0 => W$_{t max}$; W$_{đ}$ = 0
  • Tại vị trí chạm đất: h = 0; v$_{max}$ => W$_{t}$ = 0; W$_{đ max}$
Mục lục chuyên đề năng lượng bảo toàn năng lượng

  • Bài giảng về năng lượng: công, động năng, thế năng

  • Cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn năng lượng

  • Bài tập về công, công suất

  • Bài tập định lý động năng

  • Bài tập về thế năng

  • Bài tập cơ năng, bảo toàn cơ năng

  • Bài tập về bảo toàn năng lượng

  • Bài tập trắc nghiệm chương bảo toàn năng lượng

Biểu thức công của trọng lực, biến thiên động năng, biến thiên thế năng

A = W$_{t1}$ – W$_{t2}$ = W$_{đ2}$ – W$_{đ1}$ => W$_{t1}$ + W$_{đ1}$ = W$_{t2}$ + W$_{đ2}$​

Biểu thức trên có nghĩa là: trong quá trình vật rơi tự do, tại vị trí có thế năng cực đại thì động năng bằng 0 và ngược lại. Khi thế năng của vật giảm, động năng của vật tăng, nhưng tổng động năng và thế năng là một đại lượng không đổi.

Định luật bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trường trọng lực chỉ chịu tác dụng của trọng lực cơ năng của vật chuyển động trong trường trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật là một đại lượng bảo toàn

Vận dụng Định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của con lắc đơn
[​IMG]
con lắc đơn gồm quả nặng treo vào sợi dây không giãn có chiều dài l. vị trí cân bằng của con lắc đơn là vị trí có góc α=0$^{o }$Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng của cơn lắc đơn, kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng góc α[sub]1[/sub] rồi buông tay (v[sub]1[/sub]=0)
Vận tốc của con lắc đơn tại một điểm bất kỳ trong quá trình chuyển động

mgz[sub]1[/sub] + [dfrac{mv_{1}^{2}}{2}]=[dfrac{mv_2^{2}}{2}] + mgz[sub]2[/sub]
z[sub]1[/sub]=l – l.cosα[sub]1[/sub]=l.(1-cosα[sub]1[/sub]); z[sub]2[/sub]=l – l.cosα[sub]2[/sub]=l.(1-cosα[sub]2[/sub])
=> mgl.(1-cosα[sub]1[/sub]) = [dfrac{mv_2^{2}}{2}] + mgl.(1 – cosα[sub]2[/sub])
=> [v_2=sqrt{2gl(cosalpha_2 -cosalpha _1)}]​
Công thức tính vận tốc cực đại của con lắc đơn (tại vị trí cân bằng)

[v_{max}=sqrt{2gl(1-cosalpha _{o})}]​

Trong đó:

  • α[sub]o[/sub]: là góc lớn nhất con lắc đơn đạt được trong quá trình chuyển động

chuyển động của quả nặng m giống như chuyển động tròn trên quỹ đạo bán kính l nên xuất hiện

gia tốc hướng tâm

. Vật nặng m chịu tác dụng của lực căng của dây [vec{T}] và trọng lực [vec{P}] áp dụng định luật II Newton ta có:

T – P$_{n }$= ma => T – mgcosα[sub]2[/sub]=[dfrac{mv^{2}}{l}]=2mg(cosα[sub]2[/sub] – cosα[sub]1[/sub])​
Công thức tính lực căng T tại vị trí bất kì

T = mg(3cosα[sub]2[/sub] – 2cosα[sub]1[/sub])
T$_{max}$ = mg(3 – 2cosα[sub]o[/sub]) (tại vị trí cân bằng)​

Trong đó:

  • α[sub]1[/sub]: góc hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng tại thời điểm thả vật
  • α[sub]2[/sub]: góc hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng tại thời điểm bất kỳ
  • α[sub]o[/sub]: góc lớp nhất hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng trong quá trình chuyển động.
Cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi:

W=[dfrac{kx^{2}}{2}+dfrac{mv^{2}}{2}]=hằng số.​

Bảo toàn năng lượng

A = A$_{lực thế}$ + A$_{lực không thế }$= W$_{đ2}$ – W$_{đ1}$
A$_{lực thế }$= W$_{t1}$ – W$_{t2}$
A$_{lực không thế }$= (W$_{đ2}$ + W$_{t2}$) – (W$_{đ1}$ + W$_{t1}$) = W[sub]2[/sub] – W$_{1 }$= ΔW​
Khi vật chuyển động chịu tác dụng của các lực không thế (lực cản, lực ma sát …) công của lực cản bằng biến thiên cơ năng của vật.​

Xem thêm:

Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 10 chương các định luật bảo toàn

.

nguồn

vật lý phổ thông trực tuyến

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button