Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về công của trọng lực trong chuyển động ném ngang. Đây là một dạng bài khá hay, đòi hỏi chúng ta phải nắm vững kiến thức về chuyển động ném ngang và công cơ học.

Các em hãy đọc kỹ đề bài và cùng thầy phân tích nhé:

ĐỀ BÀI: Một vật có khối lượng m = 200g được ném ngang từ độ cao h. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g = 9,8 m/s^2, sau thời gian 4s vật chưa chạm đất. Trọng lực đã thực hiện một công trong thời gian trên bằng bao nhiêu?

---

PHÂN TÍCH ĐỀ BÀI VÀ XÁC ĐỊNH YÊU CẦU

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần chú ý các thông tin sau:

• Khối lượng vật: \(m = 200g\). Chúng ta cần đổi đơn vị sang kilogam (kg).
• Loại chuyển động: Ném ngang. Điều này có nghĩa là vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng (Oy) bằng 0.
• Gia tốc trọng trường: \(g = 9,8 \text{ m/s}^2\).
• Thời gian chuyển động: \(t = 4s\).
• Điều kiện quan trọng: “Vật chưa chạm đất” nghĩa là trong khoảng thời gian 4s này, vật vẫn đang trong quá trình rơi.
• Yêu cầu: Tính công của trọng lực (\(A_P\)) trong thời gian 4s đó.

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

Trước khi đi vào giải bài, các em hãy cùng thầy nhắc lại các công thức quan trọng:

1. Đổi đơn vị: \(1 \text{ kg} = 1000 \text{ g}\).
2. Công của trọng lực: Công của trọng lực được tính bằng công thức \(A_P = P \cdot h’\), trong đó:
• \(P\) là trọng lượng của vật (\(P = m \cdot g\)).
• \(h’\) là độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng của vật. Khi vật chuyển động xuống dưới, công của trọng lực là dương.
3. Chuyển động ném ngang (theo phương thẳng đứng): Trong chuyển động ném ngang, thành phần vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng (\(v_{0y}\)) bằng 0. Độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng (\(h’\)) sau thời gian \(t\) được tính bằng công thức: \(h’ = \frac{1}{2}gt^2\).

GIẢI BÀI TẬP

Chúng ta sẽ thực hiện từng bước một nhé!

Bước 1: Đổi đơn vị khối lượng

Đề bài cho khối lượng \(m = 200g\). Chúng ta cần đổi sang kilogam:

\(m = 200 \text{ g} = \frac{200}{1000} \text{ kg} = 0,2 \text{ kg}\)

Bước 2: Xác định trọng lực (trọng lượng) của vật

Trọng lực tác dụng lên vật có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới và có độ lớn bằng trọng lượng của vật:

\(P = m \cdot g\)

\(P = 0,2 \text{ kg} \cdot 9,8 \text{ m/s}^2\)

\(P = 1,96 \text{ N}\)

Bước 3: Tính độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng của vật trong 4s

Trong chuyển động ném ngang, trọng lực chỉ thực hiện công trên thành phần dịch chuyển theo phương thẳng đứng. Vì vật được ném ngang nên vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng là \(v_{0y} = 0\).
Độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng (\(h’\)) sau thời gian \(t = 4s\) được tính bằng công thức:

\(h’ = \frac{1}{2}gt^2\)

\(h’ = \frac{1}{2} \cdot 9,8 \text{ m/s}^2 \cdot (4 \text{ s})^2\)

\(h’ = \frac{1}{2} \cdot 9,8 \cdot 16 \text{ m}\)

\(h’ = 4,9 \cdot 16 \text{ m}\)

\(h’ = 78,4 \text{ m}\)

Lưu ý: Vì đề bài nói “vật chưa chạm đất”, nên độ dịch chuyển này chính là quãng đường vật đi được theo phương thẳng đứng trong 4 giây.

Bước 4: Tính công của trọng lực

Công của trọng lực được tính bằng công thức \(A_P = P \cdot h’\). Vì trọng lực luôn có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống và vật đang chuyển động xuống dưới, nên góc giữa vector trọng lực và vector độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng là 0 độ, do đó công là dương.

\(A_P = P \cdot h’\)

\(A_P = 1,96 \text{ N} \cdot 78,4 \text{ m}\)

\(A_P = 153,664 \text{ J}\)

KẾT LUẬN

Vậy, công mà trọng lực đã thực hiện trong thời gian 4s là \(153,664 \text{ J}\).

Hy vọng qua bài giải chi tiết này, các em đã hiểu rõ hơn về cách tính công của trọng lực trong chuyển động ném ngang. Hãy nhớ kỹ các bước phân tích đề bài và áp dụng công thức một cách chính xác nhé!