Trong môn thể thao nhảy sào ở hình 2.5, vận động viên dùng một chiếc sào dài dễ uốn (dụng cụ hỗ trợ để nhảy qua một xà ngang được đặt ở vị trí rất cao so với tầm nhảy cao cực đại của con người). Dựa vào hình minh hoạ, phân tích sự chuyển hoá giữa động năng, thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường của vận động viên và cây sào từ giai đoạn chạy đà cho tới khi vận động viên tiếp đất.

Hình 2.5. Vận động viên nhảy sào

 

Đầu búa của một búa máy đóng cọc có trọng lượng 25 000 N và dược kéo lên độ cao 20 m so với mặt đất. Cọc bê tông được đặt ngay dưới đầu búa sao cho khi đầu búa được thả rơi xuống sẽ đập vào cọc bê tông. Ngay trước khi được thả rơi, khoảng cách từ đầu búa đến đầu trên của cọc bê tông là 1,4 m. Tính thế năng trọng trường của đầu búa trong hai trường hợp:

a) Chọn mặt đất làm mốc thế năng.

b) Chọn đầu trên của cọc bê tông làm mốc thế năng.

Báo cheetah là loài chạy nhanh nhất thế giới với tốc độ có thế đạt tới 108 km/h. Tính động năng của một con báo cheetah có khối lượng 70 kg khi nó chạy với tốc độ trên.

Một chú cá heo có trọng lượng 1 200 N thực hiện cú bật nhảy lên cao 1,5 m so với mặt nước. Tính năng lượng tối thiểu mà chú cá heo cần sử dụng để thực hiện cú bật nhảy này.

Hình 2.3. Cá heo bật nhảy

Trong trò chơi tàu lượn siêu tốc, đoàn tàu được kéo lên đỉnh máng trượt ở vị trí A và bắt đầu trượt xuống với tốc độ ban đầu bằng 0. Sau đó, đoàn tàu đi qua các vị trí B, C, D được đánh dấu trong hình 2.4.

Hình 2.4. Trò chơi tàu lượn siêu tốc

a) Trong các vị trí A, B, C, D, ở vị trí nào đoàn tàu có tốc độ lớn nhất? Vì sao?

b) Bảng dưới đây cho biết giá trị động năng và thế năng của đoàn tàu ở vị trí B và D. Tính cơ năng của đoàn tàu tại hai vị trí đó.

Vị trí B		Vị trí D
Động năng (kJ)	Thế năng (kJ)	Động năng (kJ)	Thế năng (kJ)
120	150	50	200

c) Giải thích tại sao cơ năng của đoàn tàu ở vị trí B và vị trí D khác nhau.

Đỉnh Fansipan được coi là nóc nhà của Đông Dương với chiều cao 3 147,3 m so với mực nước biển. Tính thế năng trọng trường của một người leo núi có trọng lượng 750 N khi đứng ở đỉnh Fansipan nếu chọn mực nước biển làm mốc thế năng.

Chọn mốc thế năng trọng trường tại mặt đất. Vật nào sau đây có thế năng trọng trường bằng không?

A. Quả bóng đang bay vào rổ.

B. Xe máy đang đi trên đường.

C. Khinh khí cầu đang bay trên bầu trời.

D. Quả cam ở trên cành cây.

Khi đi xe đạp xuống dốc, dù không đạp xe nhưng xe vẫn chuyển động với tốc độ tăng dần. Giải thích hiện tượng này.