Một vật có khối lượng 10 kg, lấy \[g = 10{\rm{ }}m/{s^2}\]. Tính thế năng trọng trường của vật tại đáy giếng cách mặt đất 5 m với gốc thế năng tại mặt đất.

Đáp án đúng là: D.

Chọn chiều dương hướng lên theo chiều chuyển động của vật, áp dụng định luật II Newton ta có: \[{\vec F_n} + \vec P = m.\vec a\]

\[ \Rightarrow {F_n} - P = m.a\]

\[ \Rightarrow {F_n} = m.(a + g) = {5.10^3}.(0,5 + 10) = 52500N\]

- Quãng đường sau 3 s là: \[s = {v_0}.t + \frac{1}{2}.a.{t^2} = \frac{1}{2}.0,{5.3^2} = 2,25m\]

- Công mà cần cẩu thực hiện sau 3 s là:

\[A = {\rm{F}}{\rm{.d}}{\rm{.cos\theta = 52500}}{\rm{.2,25}}{\rm{.cos}}{{\rm{0}}^0} = 118125\left( J \right)\]

- Cơ năng của vật không đổi và bằng cơ năng tại mặt đất O: \[{{\rm{W}}_O} = \frac{{m.v_o^2}}{2}\]

- Gọi điểm có độ cao mà ở đó động năng bằng thế năng là A:

\[{{\rm{W}}_A} = m.g.{h_A} + \frac{1}{2}.m.{\nu ^2} = 2.{\rm{m}}{\rm{.g}}{\rm{.}}{{\rm{h}}_{\rm{A}}}\]

- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho điểm A và điểm O ta có:

\[{{\rm{W}}_A} = {{\rm{W}}_O} \Rightarrow \frac{{m.v_O^2}}{2} = 2.{\rm{m}}{\rm{.g}}{\rm{.}}{{\rm{h}}_{\rm{A}}} \Rightarrow {{\rm{h}}_{\rm{A}}} = \frac{{v_O^2}}{{4.g}} = \frac{{{{10}^2}}}{{4.10}} = 2,5\left( m \right)\]