Quả cầu đang lăn trên sườn núi có tốc độ ngày càng tăng vì khi nó giảm độ cao, thế năng của nó chuyển dần thành động năng. Thế năng của quả cầu phụ thuộc vào độ cao so với mốc thế năng. Khi quả cầu lăn xuống, độ cao giảm khiến thế năng giảm và phần năng lượng giảm đi đó chuyển hóa thành động năng.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động đi lên của thang máy.

a) Thang máy đi lên đều.

Ta có: \(F_{k} = P = m g = 800.10 = 8000\) N

Công của động cơ khi đó là

\(A_{F} = F . s = 8000.12 = 96000\) J

b) Thang máy đi lên nhanh dần đều.

Ta có: \(F_{k} - P = m a \rightarrow F_{k} = P + m a = 8800\) N

Công của động cơ khi đó là

\(A_{F} = F . s = 8800.12 = 105600\) J

a) Ta có công của lực \(F\):

\(A_{F} = F s c o s 4 5^{o} = 10.2. \frac{\sqrt{2}}{2} = 14 , 14\) J

Công của lực ma sát là

\(A_{F_{m s}} = F_{m s} . s . c o s 18 0^{o} = - \mu . N . s = - \mu . \left(\right. P - F . s i n 4 5^{o} \left.\right) . s\)

\(A_{F_{m s}} = - 0 , 2. \left(\right. 2.10 - 10. \frac{\sqrt{2}}{2} \left.\right) . 2 = - 5 , 17\) J

b) Công có ích là

\(A_{c i} = A_{F} - \mid A_{F_{m s}} \mid = 14 , 14 - 5 , 17 = 8 , 97\) J

Hiệu suất là

\(H = \frac{A_{c i}}{A_{t p}} . 100 \% = \frac{8 , 97}{14 , 14} . 100 \% = 63 , 44 \%\)

Công có ích để nâng vật lên độ cao 10 m là

\(A_{1} = 10 m h = 10.200.10 = 20000\) J

Khi dùng hệ thống ròng rọc trên thì để vật lên được độ cao \(h\) ta phải kéo dây một đoạn \(S = 2 h\). Do đó, công dùng để kéo vật là

\(A = F_{1} . S = F_{1} . 2 h = 1500.2.10 = 30000\) J

Hiệu suất của hệ thống là

\(H = \frac{A_{1}}{A} . 100 \% = \frac{20000}{30000} . 100 \% \approx 66 , 67 \%\)

Chọn mốc thế năng tại mặt đất.

Theo định luật bảo toàn năng lượng

\(W = W_{d} + W_{t} = \frac{5}{2} W_{t} \rightarrow W = \frac{5}{2} m g h\)

\(\rightarrow m = \frac{2 W}{5 g h} = \frac{2.37 , 5}{5.10.3} = 0 , 5\) kg

Ta có:

\(W_{d} = \frac{3}{2} W_{t} \rightarrow \frac{1}{2} m v^{2} = \frac{3}{2} m g h \rightarrow v = \sqrt{3 g h} \approx 9 , 49\) m/s

Công của lực kéo là

\(A = F . s . c o s \alpha = 200.10. c o s 6 0^{o} = 1000\) J

Công suất của người đó là

\(P = \frac{A}{t} = \frac{1000}{5} = 200\) W

a. Thế năng của vật ở độ cao ban đầu: \(W_{t} = m g H = 20\) J

Áp dụng công thức về chuyển động rơi tự do, ta có vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất là: \(v = \sqrt{2 g H}\)

Động năng của vật khi đó: \(W_{đ} = \frac{1}{2} m v^{2} = m g H = 20\) J

Ta thấy động năng của vật lúc sắp chạm đất bằng thế năng ban đầu.

b. Kí hiệu h là độ cao mà tại đó động năng của vật bằng thế năng.

Ta có: \(m g h = \frac{1}{2} m v^{2}\)         (1)

Mặt khác theo công thức rơi tự do:

\(v = \sqrt{2 h \left(\right. H - h \left.\right)}\)               (2)

Thay (2) vào (1) ta tìm được: \(h = \frac{H}{2} = 10\) m

a. Thế năng của vật ở độ cao ban đầu: \(W_{t} = m g H = 20\) J

Áp dụng công thức về chuyển động rơi tự do, ta có vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất là: \(v = \sqrt{2 g H}\)

Động năng của vật khi đó: \(W_{đ} = \frac{1}{2} m v^{2} = m g H = 20\) J

Ta thấy động năng của vật lúc sắp chạm đất bằng thế năng ban đầu.

b. Kí hiệu h là độ cao mà tại đó động năng của vật bằng thế năng.

Ta có: \(m g h = \frac{1}{2} m v^{2}\)         (1)

Mặt khác theo công thức rơi tự do:

\(v = \sqrt{2 h \left(\right. H - h \left.\right)}\)               (2)

Thay (2) vào (1) ta tìm được: \(h = \frac{H}{2} = 10\) m

a. Thế năng của vật ở độ cao ban đầu: \(W_{t} = m g H = 20\) J

Áp dụng công thức về chuyển động rơi tự do, ta có vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất là: \(v = \sqrt{2 g H}\)

Động năng của vật khi đó: \(W_{đ} = \frac{1}{2} m v^{2} = m g H = 20\) J

Ta thấy động năng của vật lúc sắp chạm đất bằng thế năng ban đầu.

b. Kí hiệu h là độ cao mà tại đó động năng của vật bằng thế năng.

Ta có: \(m g h = \frac{1}{2} m v^{2}\)         (1)

Mặt khác theo công thức rơi tự do:

\(v = \sqrt{2 h \left(\right. H - h \left.\right)}\)               (2)

Thay (2) vào (1) ta tìm được: \(h = \frac{H}{2} = 10\) m

Công của lực kéo vật: \(A = F . s = 1200.5 = 6000\) J

Công có ích là: \(A_{c i} = A . H = 6000.80 \% = 4800\) J

Mặt khác: \(A_{c i} = P . h = m . g . h\)

\(\Rightarrow h = \frac{A_{c i}}{m g} = \frac{4800}{300.10} = 1 , 6\) m