1. Khái niệm về động năng

1.1. Năng lượng

Mọi vật xung quanh ta đều có mang năng lượng. Khi mọi vật tương tác với các vật khác thì giữa chúng có thể có trao đổi năng lượng.

Quá trình đổi năng lượng này có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau như: truyền nhiệt, thực hiện công, phát ra các tia mang năng lượng,...

 

1.2. Động năng

- Dạng năng lượng mà một vật có được khi nó đang chuyển động gọi là động năng. Động năng có đơn vị là Jun (J)

- Động năng được kí hiệu là Wđ

- Khi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lưc lên vật khác và lực này sinh công.

 

2. Công thức tính động năng

2.1. Xét vật có khối lượng m chuyển động dưới tác dụng của một lực\underset{F}{\rightarrow}, giả sử \underset{F}{\rightarrow} không đổi và vật di chuyển dọc theo giá của lực \underset{F}{\rightarrow}.

Giả sử sau khi đi được 1 quãng đường s, vận tốc của vật biến thiên từ \underset{v1}{\rightarrow} đến \underset{v2}{\rightarrow}, ta có: v_{2}^{2} - v_{1}^{2}= 2as mà a = \frac{F}{m}

Thay vào ta có:  v_{2}^{2} - v_{1}^{2}= 2as = F. s = A

2.2.Trường hợp đặc biệt, vật bắt đầu ở trạng thái nghỉ v1 = 0, dưới tác dụng của lực \underset{F}{\rightarrow} đạt tới trạng thái vận tốc v2 = v thì ta có: \frac{1}{2}\times m\times v^{2} = A

Kết luận: Động năng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức sau:

Công thức tính động năng: Wđ = \frac{1}{2}\times m\times v^{2}

Trong đó: 

• Wđ là động năng có đơn vị là Jun (J)

• m là khối lượng của vật (đơn vị là kg)

• v: là vận tốc của vật (đơn vị là m/s)

 

3. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Công của lực thế có đặc điểm

A. không phụ thuộc vào độ lớn quãng đường, chỉ phụ thuộc và sự chênh lệch độ cao của vị trí đầu và vị trí cuối.

B. phụ thuộc vào độ lớn quãng đường đi được.

C. không phụ thuộc vào sự chênh lệch độ cao của vị trí đầu và vị trí cuối.

D. phụ thuộc vào vận tốc chuyển động.

Đáp án đúng: A

Công của lực thế có đặc điểm: không phụ thuộc vào độ lớn quãng đường, chỉ phụ thuộc và sự chênh lệch độ cao của vị trí đầu và vị trí cuối.

Câu 2: Một ôtô có khối lượng 1 tấn khởi hành không vận tốc ban đầu với gia tốc 1 m/s2 và coi ma sát không đáng kể. Động năng của ôtô khi đi được 5 m là

A. 10^{4} J

B. 5000 J.

C. 1,5.10^{4} J

D. 10^{3}J.

Đáp án đúng: B

Câu 3: Một tảng đá khối lượng 50 kg đang nằm trên sườn núi tại vị trí M có độ cao 300 m so với mặt đường thì bị lăn xuống đáy vực tại vị trí N có độ sâu 30 m. Lấy g = 10 m/s2. Khi chọn mốc thế năng là mặt đường. Thế năng của tảng đá tại các vị trí M và N lần lượt là

A. 15 kJ ;-15 kJ.

B. 150 kJ ; -15 kJ.

C. 1500 kJ ; 15 kJ.

D. 150 kJ ; -150 kJ.

Đáp án đúng: B

Chọn gốc thế năng là mặt đường

Thế năng của vật tại M là: WM = mghM = 50.10.300 = 150000J

Thế năng của vật tại N là: WN= mghN = 50.10.(-30) = -15000J

Câu 4: Cần cẩu nâng một vật có khối lượng 100 kg lên độ cao 2 m. Tính công mà cần cẩu đã thực hiện. Lấy g = 9,8 m/s2.

A. 200 J.

B. 1960 J.

C. 1069 J.

D. 196 J.

Đáp án đúng: B

Lực nâng của cần cẩu có độ lớn tối thiểu bằng trọng lượng của vật.

Công mà cần cẩu thực hiện:

A = F.s = P.h = 100.9,8.2 = 1960 .

Câu 5: Động năng là đại lượng

A. vô hướng, luôn dương.

B. vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

C. véc tơ, luôn dương.

D. véc tơ, luôn dương hoặc bằng không.

Đáp án đúng: B

Câu 6: Xét một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương nằm ngang. Đại lượng nào sau đây không đổi?

A. Động năng.

B. Cơ năng.

C. Thế năng.

D. Vận tốc.

Đáp án đúng: C

Khi vật chuyển động theo phương nằm ngang, độ cao của vật không thay đổi nên thế năng của vật không đổi.

Câu 7: Nếu khối lượng của vật giảm đi 2 lần, còn vận tốc của vật tăng lên 4 lần thì động năng của vật sẽ

A. tăng lên 2 lần.

B. tăng lên 8 lần.

C. giảm đi 2 lần.

D. giảm đi 8 lần.

Đáp án đúng: B

Câu 8: Thế năng hấp dẫn là đại lượng

A. vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

B. vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.

C. vectơ cùng hướng với vectơ trọng lực.

D. vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.

Đáp án đúng: B

Wt = mgh , phụ thuộc vào giá trị của h nên có thể âm, bằng không hoặc dương do cách chọn mốc tính thế năng.

Bài 9: Cho một vật có khối lượng 500g đang chuyển động vói vận tốc ban đầu là 18km/h. Tác dụng vào vật một lực F không đổi thì vật đạt vận tốc 36 km/h. Tính công của lực tác dụng. Lấy g = 10m/s2.

Lời giải

Ta có: m = 0,5kg

v1 = 18km/h = 5m/s

 v2 = 36km/h = 10m/s

Áp dụng định lý động năng A = 8,75 (J)

Câu 10: Nếu khối lượng vật tăng gấp 2 lần, vận tốc vật giảm đi một nửa thì

    A. động lượng và động năng của vật không đổi.

    B. động lượng không đổi, động năng giảm 2 lần.

    C. động lượng tăng 2 lần, động năng giảm 2 lần.

    D. động lượng tăng 2 lần, động năng không đổi.

Đáp án: B. động lượng không đổi, động năng giảm 2 lần.

Câu 12: Tìm câu sai.

    A. Động lượng và động năng có cùng đơn vị vì chúng đều phụ thuộc khối lượng và vận tốc của vật.

    B. Động năng là một dạng năng lượng cơ học có quan hệ chặt chẽ với công.

    C. Khi ngoại lực tác dụng lên vật và sinh công dương thì động năng của vật tăng.

    D. Định lí động năng đúng trong mọi trường hợp lực tác dụng bất kì và đường đi bất kì.

Đáp án: Đáp án A. Động lượng và động năng có cùng đơn vị vì chúng đều phụ thuộc khối lượng và vận tốc của vật.

Động lượng p = m.v nên có đơn vị là kg.m/s.

Động năng Wđ = 0,5.m.v2 là một dạng năng lượng có được khi vật chuyển động, đơn vị là đơn vị của năng lượng (J).

Câu 13: Tìm câu sai. Động năng của một vật không đổi khi

    A. chuyển động thẳng đều.

    B. chuyển động tròn đều.

    C. chuyển động cong đều.

    D. chuyển động biến đổi đều.

Đáp án D.chuyển động biến đổi đều.

Động năng của một vật không đổi khi vận tốc của vật có độ lớn không đổi (hướng có thể thay đổi).

Trong chuyển động biến đổi đều vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian nên động năng sẽ thay đổi.

Câu 14: Có hai vật m1 và m2 cùng khối lượng 2m, chuyển động thẳng đều cùng chiều, vận tốc m1 so với m2 có độ lớn bằng v, vận tốc của m2 so với người quan sát đứng yên trên mặt đất cũng có độ lớn bằng v. Kết luận nào sau đây là sai?

    A. Động năng của m1 trong hệ quy chiều gắn với m2 là mv2.

    B. Động năng của m2 trong hệ quy chiều gắn với người quan sát là mv2.

    C. Động năng của m1 trong hệ quy chiều gắn với người quan sát là 2mv2.

    D. Động năng của m1 trong hệ quy chiều gắn với người quan sát là 4mv2.

Đáp án C. Động năng của m1 trong hệ quy chiều gắn với người quan sát là 2mv2.

 Câu 15: Một chiếc xe khối lượng m có một động cơ có công suất P. Thời gian ngắn nhất để xe tăng tốc từ đứng yên đến vận tốc v bằng

    A. mv/P.

    B. P /mv.

    C. (mv2)/(2P).

    D. (mP)/ (mv2).

Chọn C.

Câu 16: Một ô tô khối lượng 4 tấn chuyển động với vận tốc không đổi 54 km/h. Động năng của ô tô tải bằng

    A. 450 kJ.

    B. 69 kJ.

    C. 900 kJ.

    D. 120 kJ.

Chọn A.

Câu 17: Một máy bay vận tải đang bay với vận tốc 180 km/h thì ném ra phía sau một thùng hàng khối lượng 10 kg với vận tốc 5 m/s đối với máy bay. Động năng của thùng hàng ngay khi ném đối với người đứng trên mặt đất là

    A. 20250 J.

    B. 15125 J.

    C. 10125 J.

    D. 30250 J.

Chọn C. 

Câu 18: Một viên đạn khối lượng m= 100 g đang bay ngang với vận tốc 25 m/s thì xuyên vào một tấm ván mỏng dày 5 cm theo phương vuông góc với tấm vá. Ngay sau khi ra khỏi tấm ván vận tốc của viên đạn bằng 15 m/s. Độ lớn của lực cản trung bình tấm ván tác dụng lên viên đạn bằng

    A. 900 N.

    B. 200 N.

    C. 650 N.

    D. 400 N.

Chọn D. .