Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g=10. Tình
a. Độ cao h
b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất
c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thể năng
Đáp án:
\(\begin{array}{l}
a.h = 25m\\
b.{h_{\max }} = 45m\\
\end{array}\)
\(c.v = 15\sqrt 3 m/s\)
Giải thích các bước giải:
\(\begin{array}{l}
a.\\
W = {W_{d\max }}\\
\frac{1}{2}m{v^2} + mgh = \frac{1}{2}mv_{\max }^2\\
\frac{1}{2}{.20^2} + 10.h = \frac{1}{2}{30^2}\\
\Rightarrow h = 25m\\
b.\\
{W_{t\max }} = {W_{d\max }}\\
mg{h_{\max }} = \frac{1}{2}mv_{\max }^2\\
10.{h_{\max }} = \frac{1}{2}{.30^2}\\
\Rightarrow {h_{\max }} = 45m\\
c.\\
\end{array}\)
\(\begin{array}{l}
{W_d} = 3{W_t} \Rightarrow {W_d} = \frac{{3W}}{4} = \frac{{3{W_{d\max }}}}{4}\\
\frac{1}{2}m{v^2} = \frac{3}{4}.\frac{1}{2}mv_{\max }^2\\
{v^2} = \frac{3}{4}{.30^2}\\
\Rightarrow v = 15\sqrt 3 m/s
\end{array}\)
a. Gọi B là vị trí tại mặt đất
– Cơ năng vật khi chạm đất (Lúc này wt=0)
$W_B=Wđ_B=\dfrac{1}{2}mv_B^2=\dfrac{1}{2}.30^2m=450m(J)$
– Áp dụng bảo toàn cơ năng tìm độ cao:
$W_B=Wđ_A+Wt_A=\dfrac{1}{2}mv_B^2+mgh_B$
$<=>450=\dfrac{1}{2}.20^2+10.h_A$
$=>h_A=25(m)$
b. Áp dụng bảo toàn cơ năng tìm độ cao cực đại
$W_B=W_C=Wđ_C+Wt_C=0+mgh_C$
$<=>450=10.h_C$
$=>h_C=45(m)$
c.
$W_B=W_D=Wđ_D+Wt_D=Wđ_D+\dfrac{1}{3}Wđ_D$
$<=>W_B=\dfrac{4}{3}.\dfrac{1}{2}mv_D^2$
$<=>450=\dfrac{2}{3}v_D^2$
$=>v_D=15\sqrt{3} (m/s)$