Chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về năng lượng rất thú vị nhé. Bài tập này sẽ giúp các em củng cố kiến thức về thế năng, động năng và cơ năng mà chúng ta đã học.

Đề bài: Một hòn bi có khối lượng 25g được ném thẳng đứng lên cao với tốc độ 4,5m/s từ độ cao 1,5m so với mặt đất. Tính thế năng, động năng, cơ năng tại lúc ném.

Chúng ta hãy cùng phân tích và giải bài toán này từng bước một nhé!

Phân tích đề bài và tóm tắt:

Đề bài cho chúng ta các thông số sau:

• Khối lượng của hòn bi: \(m = 25g\)
• Tốc độ ném (tốc độ ban đầu): \(v = 4,5m/s\)
• Độ cao ban đầu so với mặt đất: \(h = 1,5m\)

Các bước giải:

Bước 1: Đổi đơn vị

Trong vật lý, chúng ta thường dùng hệ đơn vị SI để tính toán. Khối lượng đang ở đơn vị gram (g) nên chúng ta cần đổi sang kilogram (kg).

\(m = 25g = 25 : 1000 kg = 0,025 kg\)

Các đơn vị khác đã ở hệ SI rồi (m/s, m) nên chúng ta không cần đổi nữa.

Lưu ý: Trong các bài toán về cơ năng, nếu không nói gì thêm, chúng ta thường lấy gia tốc trọng trường là \(g = 10 m/s^2\).

Bước 2: Tính Thế năng (Wt) của hòn bi tại lúc ném

Thế năng trọng trường của một vật được tính bằng công thức:

\(W_t = m \cdot g \cdot h\)

Trong đó:

• \(m\) là khối lượng của vật (kg)
• \(g\) là gia tốc trọng trường (\(m/s^2\))
• \(h\) là độ cao của vật so với mốc thế năng (m). Ở đây, mốc thế năng là mặt đất.

Thay số vào công thức:

\(W_t = 0,025 \, kg \cdot 10 \, m/s^2 \cdot 1,5 \, m\)

\(W_t = 0,375 \, J\)

Vậy, thế năng của hòn bi tại lúc ném là 0,375 Jun.

Bước 3: Tính Động năng (Wđ) của hòn bi tại lúc ném

Động năng của một vật được tính bằng công thức:

\(W_đ = \frac{1}{2} m \cdot v^2\)

Trong đó:

• \(m\) là khối lượng của vật (kg)
• \(v\) là tốc độ của vật (m/s)

Thay số vào công thức:

\(W_đ = \frac{1}{2} \cdot 0,025 \, kg \cdot (4,5 \, m/s)^2\)

\(W_đ = \frac{1}{2} \cdot 0,025 \cdot 20,25\)

\(W_đ = 0,0125 \cdot 20,25\)

\(W_đ = 0,253125 \, J\)

Vậy, động năng của hòn bi tại lúc ném là 0,253125 Jun.

Bước 4: Tính Cơ năng (W) của hòn bi tại lúc ném

Cơ năng của một vật là tổng của động năng và thế năng của vật đó:

\(W = W_đ + W_t\)

Thay các giá trị đã tính được vào công thức:

\(W = 0,253125 \, J + 0,375 \, J\)

\(W = 0,628125 \, J\)

Vậy, cơ năng của hòn bi tại lúc ném là 0,628125 Jun.

Tóm tắt kết quả:

• Thế năng tại lúc ném: \(W_t = 0,375 \, J\)
• Động năng tại lúc ném: \(W_đ = 0,253125 \, J\)
• Cơ năng tại lúc ném: \(W = 0,628125 \, J\)

Các em thấy đó, chỉ cần nắm vững công thức và cẩn thận trong tính toán là chúng ta có thể giải quyết được bài toán này một cách dễ dàng. Hãy luyện tập thêm để thành thạo hơn nhé!

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé!

Chúc các em học tốt!