Bài 1. Một xe máy có tổng khối lượng 200 kg, chuyển động với tốc độ…
a) Tính động năng của xe máy.
b) Tính động năng của ô tô.
c) Xe nào có động năng lớn hơn? Lớn hơn bao nhiêu lần?
d) Từ kết quả trên, hãy giải thích vì sao một phương tiện có tốc độ nhỏ hơn vẫn có thể gây va chạm mạnh hơn.
Chào các em học sinh lớp 9 thân mến! Hôm nay thầy/cô sẽ hướng dẫn các em giải quyết bài toán vật lý rất thú vị về động năng và an toàn giao thông. Chúng ta cùng phân tích và giải từng phần của bài toán nhé.
Phần đổi đơn vị quan trọng trước khi tính toán:
Trước khi áp dụng công thức, chúng ta phải đổi tốc độ từ kilomet trên giờ (km/h) sang mét trên giây (m/s) bằng cách chia cho 3,6:
- Tốc độ của xe máy: 54 chia cho 3,6 bằng 15 m/s.
- Tốc độ của ô tô: 36 chia cho 3,6 bằng 10 m/s.
Giải chi tiết các phần của bài toán:
a) Tính động năng của xe máy:
Áp dụng công thức tính động năng bằng một nửa tích của khối lượng nhân với bình phương tốc độ:
- Khối lượng xe máy là 200 kg.
- Bình phương tốc độ của xe máy là 15 nhân 15 bằng 225.
- Động năng của xe máy là: 0,5 nhân 200 nhân 225 bằng 22500 Jun.
b) Tính động năng của ô tô:
Áp dụng tương tự công thức tính động năng cho ô tô:
- Khối lượng ô tô là 1000 kg.
- Bình phương tốc độ của ô tô là 10 nhân 10 bằng 100.
- Động năng của ô tô là: 0,5 nhân 1000 nhân 100 bằng 50000 Jun.
c) So sánh động năng của hai xe:
- Nhìn vào kết quả, ta thấy động năng của ô tô (50000 Jun) lớn hơn động năng của xe máy (22500 Jun). Do đó, ô tô có động năng lớn hơn.
- Để biết ô tô lớn hơn xe máy bao nhiêu lần, ta lấy động năng của ô tô chia cho động năng của xe máy: 50000 chia cho 22500 bằng khoảng 2,22 lần.
d) Giải thích vì sao phương tiện có tốc độ nhỏ hơn vẫn có thể gây va chạm mạnh hơn:
Từ kết quả bài toán, ta thấy ô tô chạy với tốc độ nhỏ hơn xe máy (36 km/h so với 54 km/h), nhưng lại có động năng lớn hơn gấp hơn 2 lần. Lý do là vì động năng phụ thuộc vào cả hai yếu tố: khối lượng và bình phương tốc độ. Ô tô có khối lượng lớn hơn rất nhiều so với xe máy (1000 kg so với 200 kg). Sự chênh lệch lớn về khối lượng này đã bù đắp cho phần tốc độ nhỏ hơn, khiến tổng năng lượng mà ô tô mang theo khi chuyển động (động năng) vẫn lớn hơn.
Bài học an toàn giao thông rút ra: Trong thực tế, các phương tiện có trọng tải lớn như xe tải, xe khách hay ô tô, dù di chuyển với tốc độ vừa phải hoặc chậm hơn xe máy, nhưng khi xảy ra tai nạn vẫn gây ra hậu quả tàn khốc và sức công phá lớn hơn rất nhiều do chúng sở hữu động năng khổng lồ. Vì vậy, các em luôn phải cẩn thận khi tham gia giao thông gần các xe trọng tải lớn nhé!
\(a)\)
Đổi \(54 km//h = 15 m//s\)
Động năng của xe máy là:
\(W_đ = 1/2 . 200 . 15^2 = 22500\) \((J)\)
\(b)\)
Đổi \(36 km//h = 10 m//s\)
Động năng của ô tô là:
\(W_đ = 1/2 . 1000 . 10^2 = 50000\) \((J)\)
\(c)\)
Ta thấy: \(50000 > 22500\)
\(=>\) Xe ô tô có động năng lớn hơn và lớn hơn \(50000/22500 = 20/9 \) \((lần)\)
\(d)\)
Vì động năng phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng, do đó phương tiện có tốc độ nhỏ hơn nhưng khối lượng lớn hơn thì vẫn có thể có động năng lớn hơn phương tiện có tốc độ lớn nhưng khối lượng nhỏ \(=>\) Vẫn có thể gây va chạm mạnh hơn.
\(\color{#FFB6C1}{♡}\quad\color{#D8BFD8}{T}\color{#E6CCE6}{r}\color{#DDA0DD}{a}\color{#BA55D3}{n}\color{#9370DB}{g}\quad\color{#FFB6C1}{♡}\)
a)\(W_(d1) = (1)/(2) . m_1 . v_1^2 = (1)/(2) . 200 . 15^2 = 22500 \text{J} = 22,5 \text{kJ}\)
b)\(W_(d2) = (1)/(2) . m_2 . v_2^2 = (1)/(2) . 1000 . 10^2 = 50000 \text{J} = 50 \text{kJ}\)
c)\((W_(d2))/(W_(d1)) = (50000)/(22500) = (20)/(9)\) lần
\(->\)Ô tô có động năng lớn hơn xe máy \(20/9\) lần
d)Vì động năng phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ. Ô tô chạy chậm hơn nhưng lại nặng hơn xe máy\(->\) tổng động năng của ô tô cao hơn\(=>\) có thể gây ra va chạm mạnh hơn.
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment