Chứng tỏ rằng trong trọng trường đều mọi vật

---

Bài 26: Thế năng

C1 (trang 137 sgk Vật Lý 10): Chứng tỏ rằng trong trọng trường đều mọi vật (nếu không chịu tác dụng của một lực nào khác) sẽ chuyển động với cùng một gia tốc g, gọi là gia tốc trọng trường.

Trả lời:

Trong trọng trường đều, tại mọi điểm, 1 vật luôn chịu tác dụng của vector trọng lực P là như nhau (cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn).

Áp dụng định luật II Niu-tơn:

C2 (trang 138 sgk Vật Lý 10): Tìm hai ví dụ chứng tỏ rằng một vật có khối lượng m khi đưa lên vị trí cách mặt đất độ cao z thì lúc rơi xuống có thể sinh công.

Trả lời:

Ví dụ 1: Búa máy từ độ cao z, khi rơi xuống có thể đóng cọc ngập sâu vào lòng đất- sinh công.

Ví dụ 2: Dòng nước từ độ cao z đổ xuống làm quay tuabin của máy phát điện- nhà máy thủy điện.

C3 (trang 138 sgk Vật Lý 10): Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí O (độ cao = 0, Hình 26.2) thì tại điểm nào

- Thế năng = 0?

- Thế năng > 0?

- Thế năng < 0 ?

Trả lời:

- Tại mốc thế năng O, thế năng bằng 0: W_t(O) = 0

- Tại A thế năng dương: W_t(A) > 0

- Tại B thế năng âm: W_t(B) < 0

Từ đó suy ra:

- Từ mốc thế năng lên cao, thế năng dương.

- Từ mốc thế năng xuống dưới, thế năng âm.

C4 (trang 139 sgk Vật Lý 10): Chứng minh rằng, hiệu thế năng của một vật chuyển động trong trọng trường không phụ thuộc việc chọn gốc thế năng.

Trả lời:

+ Thế năng tại M: W_t(M) = mgz_M

+ Thế năng tại N: W_t(N) = mgz_N

⇒Thế năng tại M và tại N phụ thuộc mốc chọn thế năng.

+ Hiệu thế năng tại M và N là:

W_t(M) - W_t(N) = mgz_M - mgz_N = mg(z_M - z_N) = mg( Δ z)

Như vậy: Hiệu thế năng chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu (M), điểm cuối (N) tức vào độ cao từ N đến M (theo phương thẳng đứng) mà không phụ thuộc gốc thế năng chọn ở đâu.

C5 (trang 139 sgk Vật Lý 10): Chứng minh rằng khi một vật chuyển động từ M đến N trong trọng trường theo những đường khác nhau thì công của trọng lực theo các đường ấy là như nhau.

Trả lời:

Xét tam giác vuông MHN có: MN.cosα = MH

Đặt MN = S ⇒ S.cosα = MH

⇒ công của trọng lực làm vật di chuyển trong trọng trường từ độ cao z_M đến độ cao z_N là:

   A = P.S.cosα = P(z_M - z_N)

⇒ Công A chỉ phụ thuộc hiệu (z_M - z_N) mà không phụ thuộc dạng đường đi từ M đến N (hình vẽ)