Từ độ cao h0=40m so với mặt đất người ta ném một vật nhỏ m=2kg thẳng đứng hướng lên với vận tốc ban đầu v0=20m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g=10m/s^2. Chọn mốc thế năng tại mặt đất. Xác định:
a.Cơ năng của vật tại vị trí ban đầu
b. Độ cao cực đại mà vật có thể đạt được
c. Tốc độ của vật khi chạm đất
d. Ở độ cao nào vật có động năng bằng bốn lần thế năng?
e. Hãy chứng tỏ rằng ở cùng một độ cao h0, với cùng một tốc độ ném ban đầu v0, nếu ném vật chếch lên theo các góc ném a khác nhau thì vật rơi chạm đất với cùng một tốc độ
Giúp mình với please
Đáp án:
W=1200J
Giải thích các bước giải:
\[{h_0} = 40m;m = 2kg;{v_0} = 20m/s;\]
a> cơ năng của vật ở vị trí ban đầu:
\(\left\{ \begin{array}{l}
{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}{.2.20^2} = 400J\\
{{\rm{W}}_t} = m.g.{h_0} = 2.10.40 = 800J\\
{\rm{W = }}{{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = 1200J
\end{array} \right.\)
b> Độ cao cực đại:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{t\max }} = m.g.{h_{max}} = 1200J = > {h_{max}} = \frac{{1200}}{{2.10}} = 60m\)
C> Vận tốc khi chạm đất:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{d\max }} = > v = \sqrt {\frac{{2.1200}}{2}} = 20\sqrt 3 m/s\)
d> Wd=4Wt
Độ cao
\({\rm{W = }}{{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = 5{{\rm{W}}_t} = > h = \frac{{1200}}{{5.2.10}} = 12m\)
e> Khi ném với goc a:
Ta có thời gian chạm đất:
\(t = \sqrt {\frac{{2{h_0}}}{g}} \)
Vận tốc khi chạm đất:
\({\rm{\backslash }}(v = \sqrt {v_0^2 + {{(g.t)}^2}} {\rm{ \;}} = \sqrt {v_0^2 + {g^2}.\frac{{2{h_0}}}{g}} {\rm{ \;}} = \sqrt {v_0^2 + 2g{h_0}} {\rm{\; \;}}\)
Vận tốc khi ném thẳng đứng:
\(v = \sqrt {\frac{{{\rm{2(}}{{\rm{W}}_d}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_t})}}{m}} = \sqrt {2.(\frac{1}{2}.v_0^2 + g.{h_0})} = \sqrt {v_0^2 + 2.g.{h_0}} \)
=> điều phải chứng minh