93/ Chọn câu sai khi nói về cơ năng. A. Cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác…

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau “mổ xẻ” một câu hỏi thú vị về cơ năng để củng cố kiến thức của mình nhé! Đây là một khái niệm rất quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 10 đấy.

Phương pháp giải:

Để tìm ra câu sai, chúng ta sẽ lần lượt phân tích từng phát biểu A, B, C, D dựa trên định nghĩa về cơ năng, các thành phần của cơ năng (động năng, thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi) và điều kiện bảo toàn cơ năng mà chúng ta đã học.

Giải chi tiết từng bước:

Bước 1: Phân tích phát biểu A

Phát biểu A nói: “Cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực thì bảo toàn.”

• Chúng ta đã học rằng, cơ năng của một vật được bảo toàn khi vật chỉ chịu tác dụng của các lực thế (lực bảo toàn) như trọng lực hoặc lực đàn hồi, hoặc khi công của các lực không thế bằng 0.
• Trọng lực là một lực thế. Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực (bỏ qua sức cản của không khí, ma sát…), thì cơ năng của vật đó được bảo toàn.
• Do đó, phát biểu A là ĐÚNG.

Bước 2: Phân tích phát biểu B

Phát biểu B nói: “Cơ năng của vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật.”

• Theo định nghĩa, cơ năng ($W$ hoặc $E$) của một vật là tổng động năng ($W_{đ}$) và thế năng ($W_t$) của nó. Khi chỉ xét tác dụng của trọng lực, thế năng ở đây là thế năng trọng trường ($W_{tg}$).
• Công thức của cơ năng trong trường hợp này là: $$W=W_{đ}+W_{tg}$$
• Trong đó:
  • Động năng: $W_{đ}=\frac{1}{2}m{v}^2$
  • Thế năng trọng trường: $W_{tg}=mgh$
• Do đó, phát biểu B là ĐÚNG.

Bước 3: Phân tích phát biểu C

Phát biểu C nói: “Cơ năng của vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật.”

• Tương tự như trường hợp của trọng lực, khi vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi (một lực thế khác), cơ năng của vật cũng là tổng của động năng và thế năng. Trong trường hợp này, thế năng là thế năng đàn hồi ($W_{tđh}$).
• Công thức của cơ năng trong trường hợp này là: $$W=W_{đ}+W_{tđh}$$
• Trong đó:
  • Động năng: $W_{đ}=\frac{1}{2}m{v}^2$
  • Thế năng đàn hồi: $W_{tđh}=\frac{1}{2}k{(\Delta l)}^2$ (với $\Delta l$ là độ biến dạng của lò xo, $k$ là độ cứng của lò xo)
• Do đó, phát biểu C là ĐÚNG.

Bước 4: Phân tích phát biểu D

Phát biểu D nói: “Cơ năng của vật được bảo toàn nếu có tác dụng của các lực khác (như lực cản, lực ma sát) xuất hiện trong quá trình vật chuyển động.”

• Đây là điểm mấu chốt! Chúng ta đã biết rằng định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi các lực không thế (như lực ma sát, lực cản của không khí) không thực hiện công hoặc tổng công của chúng bằng không.
• Khi có lực cản hoặc lực ma sát tác dụng lên vật, chúng là các lực không thế và luôn sinh công âm, làm cho cơ năng của vật bị giảm đi (chuyển hóa thành nhiệt năng hoặc các dạng năng lượng khác).
• Do đó, trong trường hợp có lực cản, lực ma sát, cơ năng của vật KHÔNG được bảo toàn.
• Vì vậy, phát biểu D là SAI.

Kết luận:

Qua phân tích từng phát biểu, chúng ta thấy rằng phát biểu D là phát biểu sai. Điều này rất quan trọng để các em không nhầm lẫn về điều kiện áp dụng định luật bảo toàn cơ năng nhé!

Vậy, đáp án cần chọn là D.

Chúc các em học tốt và luôn giữ niềm đam mê với Vật lý!