Định luật bảo toàn năng lượng và bài tập ví dụ

I/ Định luật bảo toàn năng lượng

1/ Định nghĩa:

năng lượng của 1 vật không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hay từ vật này sang vật khác và điều này được coi là định luật cơ bản của môn vật lý học.

2/ Định luật bảo toàn năng lượng: đối với hệ kín thì năng lượng của hệ được bảo toàn

E₁ = E₂ hay ΔE = 0​

Hay ta có:

F_vào = F_ra

F_vào = F_{phản xạ} + F_{bức xạ} + F_{truyền qua}

Trong đó:

F_{bức xạ} = F_{hấp thụ}

II/ Bài tập ví dụ

1/ Bài tập về định luật bảo toàn năng lượng có lời giải

Câu 1: Có 2 hòn bi thép A, B giống nhau và được treo vào 2 sợi dây cùng có chiều dài như nhau. Khi ta kéo hòn bi A lên rồi cho nó rơi xuống va chạm vào hòn bi B thì người ta thấy hòn bi B bắn lên một độ cao ngang với độ cao của hòn bi A trước khi được thả. Cho biết hòn bi A khi đó ở trạng thái nào?

1. Hòn bi A đứng yên ở vị trí ban đầu của hòn bi B.
2. Hòn bi A chuyển động theo hòn bi B nhưng không lên đến được độ cao của hòn bi B.
3. Hòn bi A bật trở lại vị trí ban đầu của nó.
4. Hòn bi A nóng lên.

Câu 2: 1 khẩu đại bác có khối lượng là 4 tấn và bắn đi một viên đạn theo phương ngang và có khối lượng là 10kg với vận tốc là 400m/s. Coi lúc ban đầu hệ đại bác và đạn này đứng yên. Hỏi vận tốc giật lùi của khẩu đại bác là:

1. 1m/s           B. 2m/s                           C. 4m/s                            D. 3m/s

Câu 3: 1 hòn bi có khối lượng là 200g treo vào điểm O bằng 1 sợi dây có độ dài l = 1.8m. Kéo hòn bi này ra khỏi VTCB C để dây treo OA khi đó hợp với phương thẳng đứng 1 góc α = 60^o rồi bung nó ra theo 1 vận tốc ban đầu

a/ Tính vận tốc của hòn bi này khi nó trở về C, và tính lực căng của dây treo tại đó

b/ Sau đó dây treo này bị vướng vào 1 cái đinh O₁ sao cho OO₁ = 60m thì hòn bi tiếp tục đi lên điểm B. Tính góc beta

c/ Viên bi từ điểm B đến C thì dây treo bị đứt. Hãy tìm hướng, và vận tốc của viên bi lúc nó sắp chạm đất và vị trí nó chạm đất biết điểm O cách mặt đất 302 m

Hướng dẫn giải:

a/ chọn gốc thế năng VTCB (C)

xét vật tại điểm A thì vật chỉ có thế năng và thế năng đạt cực đại

W = mgh

dựa vào chiều dài của dây và góc ta sẽ tính được h từ đó ta tính được W

khi vật ở C thì  ta có vận tốc tại điểm C

• lực căng dây tại C:

b/ khi vật bị mắc tại 1 điểm

thì ta có cả Wt và Wđ

Khi vật ở B thì vật chỉ còn Wt

từ đó ta tính được h_B

c/ để giải câu này ta cần sử dụng phương pháp ném xiên

2/ Bài tập tự giải

Câu 1: 1 người dùng tay đẩy 1 cuốn sách có trọng lượng là 5N trượt 1 khoảng dài 0,5m trên mặt bàn nằm ngang và không ma sát, biết lực đẩy có phương chính là phương chuyển động của cuốn sách. Vậy người đó đã thực hiện 1 công là bao nhiêu:

Câu 2: 1 vật khối lượng là 2kg bị hất đi với 1 vận tốc ban đầu và có độ lớn bằng 4m/s trượt trên 1 mặt phẳng nằm ngang. Sau khi nó trượt được 0,8m thì vật này dừng lại. Tính công của lực ma sát đã thực hiện:

Câu 3: 1 máy kéo có công suất là 5kW kéo 1 khối gỗ có trọng lượng là 800N và chuyển động đều được 10m trên 1 mặt phẳng nằm ngang, biết hệ số ma sát giữa khối gỗ và mặt phẳng nằm ngang 0,5. Hãy tính thời gian máy kéo này thực hiện:

Câu 3: 1 chiếc xe khối lượng là 400kg. Động cơ của xe này có công suất là 25kW. Xe cần mất bao nhiêu thời gian để có thể chạy quãng đường dài 2km kể từ lúc nó đứng yên trên đường ngang nếu ta bỏ qua ma sát và coi xe chuyển động thẳng và nhanh dần đều: