Động năng là năng lượng mà một vật chất có do chuyển động của nó, trong khi thế năng là năng lượng mà một vật chất có do vị trí hoặc tương tác với các lực. Vậy khi một quả bóng được ném lên thì ra sao, mời các bạn tham khảo bài viết Khi một quả bóng được ném lên thì? Giải bài tập Vật lý 10 dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Khi một quả bóng được ném lên thì?
A. động năng chuyển thành thế năng.
B. thế năng chuyển thành động năng.
C. động năng chuyển thành cơ năng.
D. cơ năng chuyển thành động năng.
Đáp án là A: Động năng chuyển thành thế năng
Lý giải như sau:
– Khi một quả bóng được ném lên, quá trình chuyển đổi từ động năng thành thế năng diễn ra theo nguyên tắc cơ bản của vật lý. Động năng là năng lượng liên quan đến chuyển động của một vật, trong trường hợp này là quả bóng. Thế năng là năng lượng liên quan đến vị trí và trạng thái của một vật trong lực trường.
– Khi người ném bóng, anh ta truyền cho quả bóng một lượng động năng thông qua việc áp dụng một lực lên quả bóng. Lực này có thể do tay người ném tạo ra hoặc do công cụ ném bóng như một cái vợt hoặc một cây gậy tạo ra. Lực này làm cho quả bóng di chuyển và có tốc độ. Khi quả bóng di chuyển, nó mang theo động năng.
– Khi quả bóng đi lên, lực hấp dẫn trái đất tác động lên nó. Lực hấp dẫn này làm giảm tốc độ của quả bóng cho đến khi nó dừng lại tại độ cao cực đại. Trong quá trình này, động năng của quả bóng dần dần giảm đi. Khi quả bóng dừng lại, tốc độ của nó bằng 0 và động năng cũng bằng 0.
– Tuy nhiên, trong khi quả bóng đi lên, thế năng của nó đang tăng lên. Thế năng là do vị trí và trạng thái của một vật trong lực trường tạo ra. Trong trường hợp này, thế năng của quả bóng tăng lên khi nó đi lên cao hơn từ mặt đất. Điều này xảy ra vì lực hấp dẫn trái đất tác động lên quả bóng và làm công việc để đẩy nó lên. Khi quả bóng đi lên cao hơn, thế năng của nó tăng lên theo một cách phụ thuộc vào chiều cao và khối lượng của quả bóng.
Tổng cộng, trong quá trình ném bóng lên, động năng của quả bóng giảm đi và thế năng của nó tăng lên. Điều này thể hiện sự chuyển đổi từ động năng thành thế năng. Khi quả bóng đạt đến độ cao cực đại và dừng lại, toàn bộ động năng ban đầu đã được chuyển đổi thành thế năng. Quá trình này tuân theo nguyên tắc bảo toàn năng lượng, trong đó tổng lượng năng lượng không thay đổi, mà chỉ chuyển đổi từ một dạng sang dạng khác.
2. Tìm hiểu về động năng và thế năng:
Động năng và thế năng là hai khái niệm quan trọng trong lĩnh vực vật lý, đó là hai dạng khác nhau của năng lượng. Động năng là năng lượng mà một vật chất có do chuyển động của nó, trong khi thế năng là năng lượng mà một vật chất có do vị trí hoặc tương tác với các lực.
– Động năng được xác định bởi khả năng của một vật chất để thực hiện công việc hoặc tác động lên các vật khác. Nó phụ thuộc vào hai yếu tố chính: khối lượng của vật và vận tốc của nó. Công thức tính động năng được biểu diễn bằng: K = 1/2mv^2, trong đó K là động năng, m là khối lượng và v là vận tốc của vật. Động năng có thể chuyển đổi từ một dạng sang dạng khác, ví dụ như từ động năng cơ học sang động năng nhiệt lượng.
– Thế năng, hay còn được gọi là năng lượng tiềm, là năng lượng mà một vật chất có do vị trí hoặc tương tác với các lực. Nó phụ thuộc vào đặc điểm của vật chất và môi trường xung quanh nó. Công thức tính thế năng thường được biểu diễn bằng: U = mgh, trong đó U là thế năng, m là khối lượng của vật, g là gia tốc trọng trường và h là độ cao vật chất so với một điểm tham chiếu. Thế năng cũng có thể chuyển đổi sang các dạng khác của năng lượng, ví dụ như năng lượng cơ học hoặc nhiệt lượng.
– Mối quan hệ giữa động năng và thế năng được mô tả bởi định luật biến đổi năng lượng. Định luật này cho biết tổng động năng và thế năng của hệ thống được bảo toàn trong một hệ thống đóng. Điều này có nghĩa là tổng năng lượng của hệ thống không thay đổi theo thời gian, mà chỉ chuyển đổi từ một dạng sang dạng khác.
Động năng và thế năng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày và trong các ứng dụng khoa học và công nghệ. Hiểu về hai khái niệm này giúp chúng ta tính toán và dự đoán các hiện tượng vật lý, từ chuyển động của vật thể đến các hiện tượng trong điện học hay cơ học lượng tử.
3. Ứng dụng của việc động năng chuyển thành thế năng:
Việc chuyển đổi động năng thành thế năng có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống hàng ngày và trong các lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ về các ứng dụng này:
– Năng lượng nguyên tử: Một trong những ứng dụng quan trọng của việc chuyển đổi động năng thành thế năng là trong ngành năng lượng nguyên tử. Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng quá trình hạt nhân phân hạch để tạo ra nhiệt và biến đổi nó thành thế năng. Những nguồn năng lượng này được sử dụng để sản xuất điện, cung cấp cho các hệ thống điện trong các thành phố và công nghiệp.
– Thủy điện: Thủy điện là một hình thức năng lượng tái tạo sử dụng năng lượng từ chuyển động của nước để tạo ra điện. Thế năng của nước trong các dòng sông và hồ chứa được chuyển đổi thành động năng bằng cách sử dụng các động cơ turbine, sau đó động năng này được biến đổi thành năng lượng điện. Thủy điện là một nguồn năng lượng sạch và có thể cung cấp lượng điện lớn cho các hệ thống điện lưới.
– Các hệ thống treo điện: Các hệ thống treo điện, chẳng hạn như trạm cáp treo trong các khu du lịch hoặc trong ngành công nghiệp vận chuyển, tận dụng cơ chế chuyển đổi động năng thành thế năng. Khi một hệ thống cáp treo hoạt động, các cabin đi lên đồi hoặc qua sông sẽ tích lũy động năng. Khi đạt đến điểm cao nhất, động năng này chuyển đổi thành thế năng. Khi cabin đi xuống, thế năng sẽ được chuyển đổi lại thành động năng, cung cấp sức mạnh để di chuyển cabin.
– Đồ chơi và công cụ: Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường sử dụng các đồ chơi và công cụ mà sử dụng cơ chế chuyển đổi động năng thành thế năng. Ví dụ, một chiếc đồng hồ cơ cần được cuộn lò xo để tích trữ động năng. Khi lò xo được thả ra, thế năng trong lò xo được chuyển đổi thành động năng để làm cho kim chạy. Tương tự, đèn pin cũng sử dụng cơ chế tương tự để chuyển đổi động năng thành thế năng và cung cấp ánh sáng.
– Năng lượng mặt trời: Các hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng tấm pin mặt trời để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin, năng lượng ánh sáng được hấp thụ và chuyển đổi thành điện năng. Điện năng này có thể được sử dụng trực tiếp hoặc lưu trữ để sử dụng sau này.
– Qua đó, việc chuyển đổi động năng thành thế năng đã tạo ra nhiều các ứng dụng đa dạng và quan trọng trong đời sống hàng ngày. Từ việc cung cấp điện cho các hệ thống điện lưới quy mô lớn như nhà máy điện hạt nhân, thủy điện, đến việc sử dụng trong các ứng dụng nhỏ hơn như đồ chơi và công cụ thông thường.
– Việc chuyển đổi động năng thành thế năng đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất và cung cấp năng lượng. Các nguồn năng lượng tái tạo như thủy điện và năng lượng mặt trời sử dụng cơ chế này để chuyển đổi động năng từ dòng nước chảy hoặc ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Điều này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không tái tạo và giảm ô nhiễm môi trường.
– Các ứng dụng khác của việc chuyển đổi động năng thành thế năng cũng được tìm thấy trong các thiết bị và công nghệ hàng ngày. Ví dụ, trong các đồng hồ cơ, động năng từ việc cuộn lò xo được chuyển đổi thành thế năng trong lò xo, giúp đồng hồ hoạt động. Đèn pin sử dụng cơ chế tương tự để chuyển đổi động năng từ việc nhấn nút hoặc xoay thành thế năng, cung cấp ánh sáng cho đèn.
– Ngoài ra, việc chuyển đổi động năng thành thế năng cũng được sử dụng trong các hệ thống vận chuyển, như cáp treo và thang cuốn. Trong cáp treo, động năng của cabin khi di chuyển lên đồi được chuyển đổi thành thế năng, và khi cabin đi xuống, thế năng này lại được chuyển đổi thành động năng để duy trì chuyển động.
– Ứng dụng của việc chuyển đổi động năng thành thế năng không chỉ giới hạn trong lĩnh vực năng lượng và công nghệ, mà còn có tác động rất lớn trong các lĩnh vực khác như vận chuyển và gia công. Việc hiểu và tận dụng cơ chế này giúp ta tạo ra những giải pháp năng lượng sáng tạo và bền vững, đóng góp vào sự phát triển của xã hội và bảo vệ môi trường.
4. Bài tập vận dụng:
Câu 1: Bi A có khối lượng lớn gấp 4 lần bi B. Tại cùng một lúc và ở cùng một độ cao, bi A được thả rơi còn bi B được ném theo phương nằm ngang. Nếu coi sức cản của không khí là không đáng kể thì
A. bi A rơi chạm đất trước bi B.
B. bi A rơi chạm đất sau bi B.
C. cả hai bi đều rơi chạm đất cùng một lúc với vận tốc bằng nhau.
D. cả hai bi đều rơi chạm đất cùng một lúc với vận tốc khác nhau.
Câu 2: Một quả bóng đặt trên mặt bàn được truyền một vận tốc theo phương nằm ngang. Hình nào dưới đây mô tả đúng quỹ đạo của quả bóng khi rời khỏi mặt bàn?
Câu 3: Một vật được ném từ độ cao H với vận tốc ban đầu v0 theo phương nằm ngang. Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì tầm xa L?
A. tăng 4 lần khi v0 tăng 2 lần.
B. tăng 2 lần khi H tăng 2 lần.
C. giảm 2 lần khi H giảm 4 lần.
D. giảm 2 lần khi v0 giảm 4 lần.
Câu 4: Một viên đạn được bán theo phương nằm ngang từ một khẩu súng đặt ở độ cao 45,0 m so với mặt đất. Vận tốc của viên đạn khi vừa ra khỏi nòng súng có độ lớn là 250 m/s. Lấy g = 9,8 m/s.
a) Sau bao lâu thì viên đạn chạm đất?
b) Viên đạn rơi xuống đất cách điểm bắn theo phương nằm ngang bao nhiêu mét?
c) Ngay trước khi chạm đất, vận tốc của viên đạn có độ lớn bằng bao nhiêu?
Câu 5: Một vật được ném theo phương nằm ngang từ độ cao 4,9 m, có tầm xa trên mặt đất L= 5 m. Lấy g= 9,8 m/s2
a) Tính vận tốc ban đầu.
b) Viết phương trình chuyển động và vẽ đồ thị độ dịch chuyền – thời gian.
c) Xác định vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất.
Câu 6: Một máy bay đang bay theo phương nằm ngang ở độ cao 100 m với vận tốc 720 km/h. Muốn thả một vật trúng mục tiêu trên mặt đất thì phải thả khi máy bay còn cách mục tiêu theo phương nằm ngang là bao nhiêu mét?
Câu 7: Trong chuyển động của vật được ném xiên từ mặt đất thì đại lượng nào sau đây không đổi?
A. Gia tốc của vật.
B. Độ cao của vật
C. Khoảng cách theo phương nằm ngang từ điểm vật được ném tới vật.
D. Vận tốc của vật.
Câu 8: Một vật được ném xiên từ mặt đất với vận tốc ban đầu có độ lớn v0 = 50 m/s. Khi lên tới điểm cao nhất, vận tốc của vật có độ lớn là 40 m/s. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g= 10 m/s2.
a) Xác định góc ném α.
b) Vẽ quỹ đạo chuyển động của vật.
c) Tính tầm cao và tầm xa của vật.
Câu 9: Một cầu thủ bóng rổ cao 2m đứng cách xa rổ 10 m theo phương nằm ngang để tập ném bóng vào rổ. Biết miệng rổ ở độ cao 3,05 m. Hỏi người đó phải ném bóng từ độ cao ngang đầu với vận tốc theo phương 45° có độ lớn bằng bao nhiêu đề bóng rơi vào rổ? Lấy g= 9,8 m/s.
Câu 10: Quả bóng được thả từ độ cao 1,2 m. Sau khi chạm đất, nó nảy lên tới độ cao 0,8 m. Thời gian bóng tiếp xúc với mặt đất giữa B và D là 0,16 s (Vì thời gian này quá nhỏ nên trong hình vẽ đã bỏ qua). Coi sức cản của không khi là không đáng kể, lấy g = 10 m/s2.
a) Tính vận tốc của quả bóng ngay trước khi tiếp đất và ngay sau khi nảy lên.
b) Tính gia tốc của quả bóng trong thời gian tiếp xúc với đất.
THAM KHẢO THÊM:
