Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập nhỏ về động năng, một khái niệm rất thú vị trong Vật lý, đặc biệt là khi chúng ta hình dung về những chiếc máy bay khổng lồ cất cánh. Nào, chúng ta cùng xem xét bài toán nhé!

Đề bài: Một máy bay chở khách phổ biến ở Việt Nam hiện nay, A320 có khối lượng khi cất cánh là \(18\) tấn, và vận tốc tối thiểu để rời đường băng là \(240\) km/h. Tính động năng của nó khi cất cánh.

Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ đi qua các bước sau một cách cẩn thận và chi tiết:

Bước 1: Tóm tắt các đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm.

• Khối lượng của máy bay (m): \(18\) tấn
• Vận tốc của máy bay khi cất cánh (v): \(240\) km/h
• Động năng của máy bay khi cất cánh (\(W_đ\)): ?

Bước 2: Đổi đơn vị về hệ SI.

Trong Vật lý, để đảm bảo tính nhất quán và chính xác trong các phép tính (đặc biệt là khi sử dụng công thức động năng), chúng ta cần đổi các đại lượng về hệ đơn vị quốc tế (SI). Các đơn vị cơ bản trong hệ SI cho khối lượng là kilogam (kg) và cho vận tốc là mét trên giây (m/s).

• Đối với khối lượng (m):
  \(1\) tấn = \(1000\) kg
  Vậy, \(m = 18\) tấn \(=\) \(18 \times 1000\) kg \(=\) \(18000\) kg.
• Đối với vận tốc (v):
  \(1\) km/h = \(1000\) m / \(3600\) s = \(1/3.6\) m/s.
  Vậy, \(v = 240\) km/h \(=\) \(240 / 3.6\) m/s.
  Để phép tính được chính xác nhất, chúng ta có thể giữ vận tốc dưới dạng phân số:
  \(v = \frac{240 \times 1000}{3600}\) m/s \(=\) \(\frac{2400}{36}\) m/s \(=\) \(\frac{200}{3}\) m/s.

Bước 3: Nhắc lại công thức tính động năng.

Các em có nhớ công thức tính động năng của một vật không? Động năng của một vật có khối lượng \(m\) chuyển động với vận tốc \(v\) được tính bằng công thức sau:

\(W_đ = \frac{1}{2}mv^2\)

Trong đó:

• \(W_đ\) là động năng, đơn vị là Joule (J).
• \(m\) là khối lượng của vật, đơn vị là kilogam (kg).
• \(v\) là vận tốc của vật, đơn vị là mét trên giây (m/s).

Bước 4: Thay số vào công thức và tính toán.

Bây giờ, chúng ta sẽ thay các giá trị của \(m\) và \(v\) (đã được đổi sang đơn vị SI) vào công thức tính động năng:

\(W_đ = \frac{1}{2} \times 18000 \times \left(\frac{200}{3}\right)^2\)

Đầu tiên, chúng ta tính bình phương của vận tốc:

\(\left(\frac{200}{3}\right)^2 = \frac{200^2}{3^2} = \frac{40000}{9}\)

Tiếp theo, thay vào công thức động năng:

\(W_đ = \frac{1}{2} \times 18000 \times \frac{40000}{9}\)

Chúng ta có thể rút gọn phép tính này:

\(W_đ = (18000 \div 2) \times \frac{40000}{9}\)

\(W_đ = 9000 \times \frac{40000}{9}\)

\(W_đ = (9000 \div 9) \times 40000\)

\(W_đ = 1000 \times 40000\)

\(W_đ = 40000000\) J

Bước 5: Trình bày kết quả.

Động năng là một đại lượng có giá trị khá lớn trong trường hợp này. Để dễ đọc và hình dung hơn, chúng ta có thể đổi đơn vị từ Joule (J) sang kilojoule (kJ) hoặc megajoule (MJ).

• \(1\) kJ = \(1000\) J
• \(1\) MJ = \(1000000\) J

Vậy:

\(W_đ = 40000000\) J \(=\) \(40000000 \div 1000\) kJ \(=\) \(40000\) kJ

\(W_đ = 40000000\) J \(=\) \(40000000 \div 1000000\) MJ \(=\) \(40\) MJ

Kết luận:

Động năng của máy bay A320 khi cất cánh là \(40000000\) J, hay \(40000\) kJ, hoặc \(40\) MJ.

Lời dặn dò:

Các em nhớ nhé, việc đổi đơn vị là vô cùng quan trọng khi giải các bài toán Vật lý để tránh sai sót. Hãy luôn cẩn thận trong từng bước tính toán. Hẹn gặp lại các em trong các bài học tiếp theo!