Giải KHTN 9 Cánh diều Bài 2. Cơ năng có đáp án

Khi xảy ra sạt lở đất ở vùng đồi núi, các khối đất đá từ trên cao trượt xuống dưới có thể gây thiệt hại cho con người và tài sản (hình 2.1). Trước khi sạt lở, khối đất đá ở trên cao có thế năng. Trong quá trình trượt xuống, khối đất đá có động năng. Thế năng và động năng của khối đất đá được tính như thế nào?

Lấy ví dụ về các vật có động năng trong đời sống.

Tính động năng của xe máy có khối lượng 100 kg đang chuyển động với tốc độ 15 m/s.

Thế năng trọng trường của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Ở gần mặt đất, trọng lượng của vật liên hệ với khối lượng của nó như thế nào?

Trong hình 1.4, kiện hàng được người công nhân đưa lên cao 1,2 m so với mặt đất. Chọn mặt đất là mốc thế năng. Tính thế năng trọng trường của kiện hàng, biết rằng trọng lượng của kiện hàng là 45 N.

Khi chuyển động từ vị trí B đến vị trí C, vì sao thế năng của bạn nhỏ tăng dần?

Tính cơ năng của bạn nhỏ ở vị trí B (hình 2.3) trong hai trường hợp:

a. Chọn mặt đất làm mốc thế năng. Biết rằng, động năng của bạn nhỏ tại B bằng 90 J và thế năng bằng 150 J.

b. Chọn điểm B làm mốc thế năng.

Phân tích sự chuyển hóa động năng và thế năng của bạn nhỏ khi chơi cầu trượt ở hình 2.4 trong hai trường hợp sau:

a. Bỏ qua ma sát của mặt cầu trượt và lực cản của không khí.

b. Lực ma sát giữa bạn nhỏ và cầu trượt có giá trị đáng kể.

Vật ở càng cao thì thế năng của vật càng lớn. Do đó, vật có năng lượng lớn. Vì vậy, đốt củi ở trên cao sẽ tỏa nhiệt nhiều hơn. Điều này có đúng hay không?

Trên công trường xây dựng, để đóng các cọc bê tông lún sâu xuống lòng đất, người ta dùng búa máy như hình 2.5. Đầu búa có trọng lượng lớn được kéo lên một độ cao nhất định so với mặt đất rồi thả rơi xuống đập vào cọc bê tông. Mô tả sự chuyển hóa năng lượng của đầu búa từ lúc được thả rơi cho tới ngay trước khi đập vào cọc. Bỏ qua sự hao phí năng lượng do lực cản của môi trường.

Ngoài thế năng trọng trường, vật còn có thế năng đàn hồi khi bị biến dạng. Vật biến dạng càng nhiều thì có thế năng đàn hồi càng lớn.

Trong trò chơi bạt nhún ở hình 2.6, bạn nhỏ nhấn chân lên mặt bạt biến dạng tích trữ năng lượng dưới dạng thế năng đàn hồi. Mặt bạt đàn hồi trở lại trạng thái cũ, đẩy bạn nhỏ lên cao, thế năng đàn hồi chuyển hóa thành động năng của bạn nhỏ và sau đó động năng lại chuyển hóa thành thế năng trọng trường của bạn đó.

Trong hình 2.6:

a. Trường hợp nào bạt nhún có thế năng đàn hồi lớn nhất?

b. Trường hợp nào bạn nhỏ có thế năng trọng trường lớn nhất?