Một vật có khối lượng 0,2 kg được ném từ độ cao 10m xuống đất với vận tốc ban đầu là 10 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Tính vận tốc của vật ngay khi chạm đất. Bỏ qua sức cản của không khí.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Vì vật rơi nhanh dần đều từ độ cao h = 10 m xuống đất với vận tốc đầu v 0 = 6 m/s và gia tốc g = 9,8 m/ s 2 , nên ta có:
v 2 - v 0 2 = 2gh
Suy ra vận tốc ngay trước khi chạm đất bằng:
a.Chọn hệ quy chiếu Oxy với O là ở mặt đất
+ Trên trục Ox ta có :
a x = 0 ; v x = v 0 ; x = v 0 t
+ Trên trục Oy ta có :
a y = - g ; v y = - g t = - 10 t
y = h − 1 2 g t 2 = 125 − 5 t 2
Khi vật chạm đất
y = 0 ⇒ 125 − 5 t 2 = 0 ⇒ t = 5 s
Tầm xa của vật
L = x max = v 0 . t = 120 m ⇒ v 0 = 24 m / s
b. Vận tốc của vật khi chạm đất v = v x 2 + v y 2
Với v x = 24 m / s ; v y = − 10.5 = − 50 m / s
⇒ v = 24 2 + 50 2 = 55 , 462 m / s
v = v x 2 + v y 2 → v x = 24 m / s v y = − 10.5 = − 50 m / s v = 24 2 + 50 2 = 55 , 462 m / s
Vận tốc vật trươc khi chạm đất:
\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot4}=4\sqrt{5}\)m/s
Công cản là độ biến thiên động năng:
\(A_c=\Delta W=\dfrac{1}{2}m\left(v^2-v^2_0\right)\)
\(\Rightarrow A_c=\dfrac{1}{2}\cdot3\cdot\left(6^2-\left(4\sqrt{5}\right)^2\right)=-66J\)
Lực cản trung bình:
\(F_c=\dfrac{A_c}{s}=\dfrac{-66}{4}=-16,5N\)
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)
Chọn gốc thế năng tại độ cao 5m so với mặt đất.
\(\Rightarrow h=10-5=5cm\)
Cơ năng vật:
\(W=\dfrac{1}{2}mv^2+mgh=\dfrac{1}{2}\cdot0,4\cdot20^2+0,4\cdot10\cdot5=100J\)
Ta có
\(W=W_đ+W_t\\ \Leftrightarrow mgh+\dfrac{mv^2}{2}=0,4.10.10+\dfrac{0,4.20^2}{2}\\ =120\left(J\right)\)
Vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực cơ năng được bảo toàn:
Bảo toàn tại điểm ném W1 và tại điểm chạm đất W2 ( Chọn gốc thế năng tại mặt đất )
\(W_1=W_2\Leftrightarrow\dfrac{1}{2}mv_1^2+mgz=\dfrac{1}{2}mv_2^2\) => z=25(m)
b) Bảo toàn cơ năng tại điểm ném và vị trí cao nhất:
\(W_1=W_3\Leftrightarrow\dfrac{1}{2}mv_1^2+mgz=mgh_{max}\Rightarrow h_{max}=45\left(m\right)\)
Ta có \(v^2-v_0^2=2gh\)
=> \(v=\sqrt{2gh+v_0^2}=\sqrt{2.10.10+10^2}=10\sqrt{m}\left(\dfrac{m}{s}\right)\)