Chào các em, cô sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập này theo kiến thức Vật lý lớp 10 nhé.

Để giải bài toán này, chúng ta có thể sử dụng hai cách tiếp cận khác nhau nhưng đều sẽ cho ra cùng một kết quả. Cả hai cách đều dựa trên các kiến thức trọng tâm của chương trình.

Tóm tắt dữ kiện:
Khối lượng vật: \( m = 400 \text{g} = 0,4 \text{kg} \)
Quãng đường rơi: \( s = 12 \text{m} \)
Gia tốc rơi tự do: \( g = 10 \text{m/s}^2 \)
Vận tốc ban đầu: \( v_0 = 0 \) (vì vật được “thả rơi tự do”)
Yêu cầu: Tính động năng \( W_đ \) sau khi rơi được 12m.

—

Cách 1: Sử dụng công thức chuyển động và công thức tính động năng

Bước 1: Tìm vận tốc của vật sau khi rơi được 12m.
Vật rơi tự do là một trường hợp của chuyển động thẳng nhanh dần đều với vận tốc ban đầu bằng 0 và gia tốc \( a = g \).
Chúng ta áp dụng công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường:
\[ v^2 – v_0^2 = 2as \]
Thay \( a = g \) và \( v_0 = 0 \), ta có:
\[ v^2 = 2gs \]
Thay số vào công thức:
\[ v^2 = 2 \cdot 10 \cdot 12 = 240 \, (\text{m/s})^2 \]
Lưu ý: Chúng ta không cần tính giá trị của \(v\) mà chỉ cần \(v^2\) để tính động năng.

Bước 2: Tính động năng của vật.
Áp dụng công thức tính động năng:
\[ W_đ = \frac{1}{2}mv^2 \]
Bây giờ, ta thay các giá trị đã biết vào: \( m = 0,4 \text{kg} \) và \( v^2 = 240 \, (\text{m/s})^2 \).
\[ W_đ = \frac{1}{2} \cdot 0,4 \cdot 240 \]
\[ W_đ = 0,2 \cdot 240 = 48 \, (\text{J}) \]

—

Cách 2: Áp dụng định lý động năng

Đây là một cách giải rất hay và trực tiếp, thể hiện đúng bản chất của mối liên hệ giữa công và năng lượng.

Bước 1: Nêu định lý động năng.
Định lý động năng phát biểu rằng: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật.
Công thức:
\[ \Delta W_đ = W_{đ_2} – W_{đ_1} = A_{ngoại lực} \]
Trong đó:
– \( W_{đ_1} \) là động năng lúc đầu của vật.
– \( W_{đ_2} \) là động năng lúc sau của vật (đây là giá trị chúng ta cần tìm).
– \( A_{ngoại lực} \) là công của các ngoại lực tác dụng lên vật.

Bước 2: Phân tích các giá trị trong công thức.
– Vì vật được thả rơi tự do nên vận tốc ban đầu \( v_0 = 0 \), do đó động năng ban đầu của vật là:
\[ W_{đ_1} = \frac{1}{2}mv_0^2 = 0 \]
– Khi vật rơi, ngoại lực duy nhất sinh công là trọng lực \( \vec{P} \). Công của trọng lực được tính bằng công thức:
\[ A_P = P \cdot s \cdot \cos(\alpha) \]
Vì trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống, cùng chiều với chuyển động rơi của vật nên góc \( \alpha = 0^\circ \) và \( \cos(0^\circ) = 1 \).
\[ A_P = P \cdot s = mgs \]
– Thay số vào để tính công của trọng lực:
\[ A_P = 0,4 \cdot 10 \cdot 12 = 48 \, (\text{J}) \]

Bước 3: Tìm động năng lúc sau.
Từ định lý động năng, ta có:
\[ W_{đ_2} – W_{đ_1} = A_P \]
\[ W_{đ_2} – 0 = 48 \]
\[ W_{đ_2} = 48 \, (\text{J}) \]

Kết luận:
Như vậy, bằng cả hai cách, chúng ta đều tính được động năng của vật sau khi rơi 12m là 48 J.

Các em hãy xem kỹ lại từng bước giải và có thể chọn cách nào mình cảm thấy dễ hiểu nhất để áp dụng nhé. Chúc các em học tốt