Từ sân thượng của toà nhà cao 15 m, một vật có khối lượng 100 g được thả rơi tự do xuống mặt đất. Khi chạm đất, do đất mềm nên vật bị lún sâu một đoạn 30 cm. Tính lực cản trung bình tác dụng lên vật. Lấy \(g=10\) \(m/s^2\) .
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Chọn mốc thế năng tại mặt đất
a. Gọi A là vị trí ném, B là mặt đất
v A = 0 ( m / s ) ; z A = 45 ( m ) ; z B = 0 ( m )
Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W B ⇒ m g z A = 1 2 m v B 2 ⇒ v B = 2 g z A
b. Gọi C là vị trí W d = 2 W t
Theo định luật bảo toàn cơ năng:
W A = W C ⇒ W A = 3 W t C ⇒ m g z A = 3 m g z C ⇒ z A = z C 2 = 45 3 = 15 ( m )
c. Gọi D là vị trí để
2W d = 5 W t ⇒ W t D = 2 5 W d D
Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W D ⇒ W A = 7 5 W d D ⇒ m g z A = 7 5 . 1 2 . m v D 2 ⇒ v D = 10 7 . g z A ⇒ v D = 10 7 .10.45 ≈ 25 , 355 ( m / s )
d. Gọi E là vị trí để vận có vận tốc 20m/s
Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W E ⇒ m g z A = m g z E + 1 2 m v E 2 ⇒ z E = z A − v E 2 2 g ⇒ z E = 45 − 20 2 2.10 = 25 ( m )
Vật cách mặt đất 25m thì vật có vận tốc 20 m/s
e. Gọi F là vị trí để vật có đọ cao 20m
Theo định luật bảo toàn cơ năng
W A = W F ⇒ m g z A = m g z F + 1 2 m v F 2 ⇒ v F = 2 g ( z A − z F ) ⇒ v F = 2.10. ( 45 − 20 ) = 10 5 ( m / s )
f. Áp dụng định lý động năng
A = W d n − W d B = 0 − 1 2 m v B 2 ⇒ F c . s = − 1 2 m v B 2 ⇒ F c = − m v B 2 2 s = − 0 , 1.30 2 2.10 = − 4 , 5 ( N )
Chọn mốc thế năng tại mặt đất
a. Gọi M là mặt đất. Theo định luật bảo toàn cơ năng: WM = W45
⇒ W d M = W t 45 ⇒ 1 2 m v = m g z ⇒ v = 30 m / s
b. Gọi D là vị trí Wđ =2Wt . Theo định luật bảo toàn cơ năng: WD = W45
3 W t M = W t 45 ⇒ 3 m g z M = m g z 45 ⇒ z M = z 45 3 = 45 3 = 15 ( m )
c. Áp dụng định lý động năng
A = Wdh – WđMĐ = Fc.s Fc= - 450N
a)Vận tốc vật khi chạm đất:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot80}=40\)m/s
b)Cơ năng ban đầu:
\(W=mgh=1\cdot10\cdot80=800J\)
Năng lượng tại đó: \(A=W=800J\)
Lực trung bình tác dụng lên vật:
\(F=\dfrac{A}{s}=\dfrac{800}{0,1}=8000N\)
Công của trọng lực tác dụng vào hòn đá là
A = \(W_{t_1}-W_{t_2}=mg\left(h_1-h_2\right)=A=0,4.10.\left(5-0,1\right)=19,6J\)
Lực cản sinh ra là: N = \(\dfrac{A}{s}=\dfrac{19,6}{0,1}=196N\)
Đáp án D
- Vận tốc của búa máy ngay trước khi va chạm là:
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng của hệ khi va chạm mềm
- Chọn mốc thế năng tại vị trí va chạm
Khi hệ chuyển động lún sâu vào đất có lực cản tác dụng nên độ biến thiên cơ năng bằng công lực cản của đất tác dụng
Cơ năng của hệ vật lúc bắt đầu (ngay sau va chạm)
Cơ năng của hệ vật sau khi lún sâu vào đất 5cm là
Do vật chịu tác dụng thêm lực cản cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên của cơ năng.
<=> Fc=325000 N
Áp dụng công thức về độ biến thiên động năng:
m v 2 /2 - m v 0 2 /2 = A = - F c s
Thay v ≈ 15,2 m/s, v’ = 0, s = 2 cm, ta tìm được lực cản trung bình của đất tác dụng lên vật:
F c = m v 2 /2s = (100. 10 - 3 . 15 , 2 2 )/(2.2. 10 - 2 ) ≈ 578(N)
m=100g =0,1kg; s =30cm =0,3m
Vận tốc lúc chạm đất của vật là :
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2.10.15}=10\sqrt{3}\left(m/s\right)\)
Độ biến thiên động năng :
\(A_{F_c}=\frac{1}{2}m\left(v^2-v_0^2\right)\)
<=> \(-F_c.s=\frac{1}{2}.0,1.\left[\left(10\sqrt{3}\right)^2-0^2\right]\)
<=> \(F_c=-50\left(N\right)\)