Định luật bảo toàn năng lượng

Chương 8 Định luật bảo toàn năng lượng Chương 8 Định luật bảo toàn năng lượng ❖ Một số khái niệm Hệ không cô lập về năng lượng là một hệ có trao đổi năng lượng với môi trường qua biên giới của nó Năng.

N.L.H.Thiên Chương 8: Định luật bảo toàn lượng ❖ Một số khái niệm: - Hệ không cô lập lượng hệ có trao đổi lượng với mơi trường qua biên giới - Năng lượng hệ không cô lập bị thay đổi Nhưng tổng lượng hệ môi trường không đổi - Hệ cô lập hệ không trao đổi lượng với môi trường qua biên giới hệ - Định luật bảo toàn lượng: Năng lượng hệ cô lập không đổi N.L.H.Thiên ❖ Một số dạng truyền lượng - Công (Work): tác dụng lực lên hệ điểm đặt lực bị dịch chuyển - Nhiệt (Heat): có khác nhiệt độ - Sóng (Mechanical Waves): thơng qua lan truyền nhiễu loạn môi trường - Trao đổi chất (Matter Transfer): dạng vật chất mang theo lượng - Truyền điện (Electrical Transmission): dòng điện - Sóng điện từ (Electromagnatic Radiation): sóng điện từ ❖ Phương trình định luật BTNL đầy đủ Esystem = K + U + Eint = W + Q + TMW + TMT + TET + TER N.L.H.Thiên ❖ Một số trường hợp làm ▪ Hệ cô lập: Esystem = ▪ Định luật bảo toàn ( Khơng có ma sát ): K + U = → Emech =   Emech = K + U ▪ Định luật bảo toàn lượng ( Thế khơng đổi có ma sát): Eint = f k d   W = K + Eint → Fx x = K + f k d ▪ Định luật bảo tồn ( Có thay đổi có ma sát ): Emech = −Eint → K + U = − f k d - Như hệ lập thì: Đối với hệ khơng lập thì: K + U + Eint = K + U + Eint = W N.L.H.Thiên ❖ Công suất - - Công suất tức thời tốc độ truyền lượng tính theo cơng thức: dE P dt Nếu lượng trao đổi dạng công thực lực khoảng thời gian t công lực sinh W cơng suất trung bình Pavg xác định công thức: Pavg = - W t Công thức khác công suất tức thời: P = F v N.L.H.Thiên ❖ Bài tập ▪ Bài 1: Một bóng khối lượng m rơi từ độ cao h xuống sàn a) Viết phương trình định luật bảo tồn lượng cho hệ bóng Trái đất sử dụng để tính tốc độ bóng trước chạm đất b) Viết phương trình định luật bảo tồn lượng cho hệ có bóng sử dụng để tính tốc độ bóng trước chạm đất Biết m=100 (g), h=1 (m) Lấy g=10 ( m / s ) Đáp án: v=1(m/s) N.L.H.Thiên = 2gh = 2gh N.L.H.Thiên ▪ Bài 2: Một đạn pháo nặng 20,0 kg bắn từ đại bác với tốc độ 1000m/s theo phương hợp với phương ngang góc 37,0° Một đạn khác bắn với góc 90,0° Xét hệ kín để tính: a) Độ cao cực đại đạn b) Cơ hệ đạn-trái đất độ cao cực đại Chọn y = vị trí đặt đại bác Đáp án: a) 37°: h=18478 (m) 90°: h=51020 (m) b) 10 (MJ) hmax = ? y=0 hmax = ? y=0  = 37 vo = 1000(m / s ) N.L.H.Thiên a) - Hệ gồm đạn –Trái đất hệ cô lập nội lực (lực hấp dẫn) lực bảo toàn: K + U = Khi vật đến độ cao cực đại:  = 37 : v y = → vh _m ax = vox = vo cos    = 90 : v y = → vh _ max =  - Suy ra: 2    = 37 : ( mvx − mvo ) + (mghmax − 0) =  2  2 → h = (v − v ) = v = vo sin ( ) o x oy 37  2g 2g 2g   = 90 : (0 − mv ) + ( mgh − 0) = o max   v → h  = o 90  2g b) Cơ hệ bảo toàn: K + U = const → Emech = K o + U o = mvo N.L.H.Thiên ▪ Bài 3: Một vật khối lượng m = 5,00 kg rời khỏi điểm A trượt rãnh không ma sát hình vẽ Hãy xác định: a) Tốc độ vật điểm B C b) Công thực lực hấp dẫn vật di chuyển từ điểm A đến điểm C Giải Đáp án: a) B:5,94_C:7,67 (m/s) b) 147 J N.L.H.Thiên ▪ Bài 4: Một khối nặng 2,00 kg gắn vào lò xo có độ cứng k = 500 N/m hình vẽ Khối kéo tới vị trí xi=5cm phía bên phải vị trí cân thả từ trạng thái nghỉ Tìm tốc độ khối qua vị trí cân nếu: a) Bề mặt ngang khơng có ma sát b) Hệ số ma sát động khối bề mặt µ= 0,350 Giải N.L.H.Thiên ▪ Bài 5:Hệ số ma sát động vật khối lượng m1 = 3,00 kg với mặt bàn µk = 0,400 (xem hình vẽ) Cho hai vật chuyển động từ trạng thái nghỉ Tính tốc độ vật m2 = 5,00 kg xuống đoạn h = 1,50 m N.L.H.Thiên ▪ Bài 6: Đẩy cho vật nặng m = 5,00 kg chuyển động lên với tốc độ ban đầu vi=8(m/s) mặt dốc có độ nghiêng Ɵ=30° Vật dừng lại sau đoạn d = 3,00 m Hãy tính: a) Độ biến thiên động vật b) Độ biến thiên hệ vật-Trái đất c) Lực ma sát tác dụng lên vật d) Hệ số ma sát trượt N.L.H.Thiên ▪ Bài 7:Một động điện xe lửa mơ hình gia tốc xe từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 0,620 m/s thời gian 21,0 ms Khối lượng xe 875 g a) Tính cơng suất tối thiểu cần cung cấp cho xe lửa trình gia tốc b) Giải thích gia tốc tối thiểu? N.L.H.Thiên ▪ Bài 8:Một vật khối lượng 10,0kg thả điểm A hình vẽ Rãnh trượt không ma sát ngoại trừ phần điểm B C, có chiều dài 6,00 m Vật trượt xuống va vào lị xo có độ cứng 2250 N/m đẩy lò xo ép lò xo lại khoảng 0,300 m từ vị trí cân trước tạm dừng lại Hãy xác định hệ số ma sát động vật máng trượt đoạn điểm B C N.L.H.Thiên Giải Xét hệ gồm vật,máng trượt,lị xo trái đất Đây hệ lập nên: K + U + Eint = Xét từ lúc thả vật đến lúc vật dừng tạm thời: K =  2   U = (0 − mgh ) + ( kx − 0) = kx − mgh  2  Eint = Fms d Trong đó: h = 3(m); d = 6(m); x = 0,3(m) Suy ra:  Fms = 32,125( N ) =  N   N = mg = 98( N ) →  = 0,328 N.L.H.Thiên Xét giai đoạn: - A_B: - B_C: - C_Dừng: ... Một số trường hợp làm ▪ Hệ cô lập: Esystem = ▪ Định luật bảo toàn ( Khơng có ma sát ): K + U = → Emech =   Emech = K + U ▪ Định luật bảo toàn lượng ( Thế khơng đổi có ma sát): Eint = f... khối lượng m rơi từ độ cao h xuống sàn a) Viết phương trình định luật bảo tồn lượng cho hệ bóng Trái đất sử dụng để tính tốc độ bóng trước chạm đất b) Viết phương trình định luật bảo tồn lượng. .. 90  2g b) Cơ hệ bảo toàn: K + U = const → Emech = K o + U o = mvo N.L.H.Thiên ▪ Bài 3: Một vật khối lượng m = 5,00 kg rời khỏi điểm A trượt rãnh không ma sát hình vẽ Hãy xác định: a) Tốc độ vật