Giải bài 2 trang 112 SGK Vật lí 10 Chân trời sáng tạo

Bài 2 trang 112 SGK Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo):

Một vật được thả từ đỉnh của một mặt phẳng nghiêng có độ cao h (Hình 17P.2). Vậy động năng của vật tại chân của mặt phẳng nghiêng có phụ thuộc vào góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng hay không? Bỏ qua mọi ma sát.

Phân tích và Hướng dẫn

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần so sánh trạng thái năng lượng của vật ở hai vị trí: Đỉnh dốc và Chân dốc.

1. Gốc thế năng: Chọn tại mặt phẳng nằm ngang đi qua chân dốc.

2. Tại đỉnh dốc: Vật được thả (vận tốc đầu bằng 0), nên năng lượng chỉ tồn tại dưới dạng thế năng trọng trường.

3. Tại chân dốc: Vật đạt độ cao bằng 0 so với gốc thế năng, nên năng lượng lúc này chỉ còn là động năng.

4. Hệ kín: Vì bỏ qua mọi ma sát, cơ năng được bảo toàn hoàn toàn.

Giải bài 2 trang 112 SGK Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo):

Chọn mốc tính thế năng tại mặt phẳng đi qua chân dốc.

+ Cơ năng tại đỉnh dốc: W₁ = W_t = mgh

(do động năng tại đỉnh dốc bằng 0)

+ Cơ năng tại chân dốc: W₂ = W_đ = mv²/2

(do thế năng tại chân dốc bằng 0)

Do bỏ qua mọi ma sát nên coi như cơ năng bảo toàn, khi đó:

$W_1=W_2\Leftrightarrow \frac{1}{2}mv^2$ $=mgh\Leftrightarrow v=\sqrt{2gh}$

Như vậy động năng của vật tại chân dốc không phụ thuộc vào góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng mà chỉ phụ thuộc vào độ cao của dốc.