Một buồng cáp treo chở người với khối lượng tổng cộng 800kg đã từ vị trí xuất phát

Bài 35: Thế năng. Thế năng trọng trường

Bài 5 (trang 168 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một buồng cáp treo chở người với khối lượng tổng cộng 800kg đã từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550m, sau đó lại đi tiếp tới một trạm khác ở độ cao 1300m.

a) Tìm thế năng trọng trường của vật tại vị trí xuất phát và tại các trạm dừng

- Lấy mặt đất làm mức không

- Lấy trạm dừng thứ nhất làm mức không

b) Tính công do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển:

- Từ vị trí xuất phát tới trạm dừng thứ nhất

- Từ trạm dừng thứ nhất tới trạm dừng thứ hai

c) Công này có phụ thuộc việc chọn mức như câu (a) không

Lời giải:

a) Chọn mốc thế năng tại mặt đất, chiều dương của trục Oz hướng lên

- Thế năng tại vị trí xuất phát W_t0 = mgz₀ = 800.9,8.10 = 78400J

- Thế năng tại trạm dừng thứ nhất:

W_t1 = mgz₁ = 800.9,8.550 = 4312000J

- Thế năng tại trạm dừng thứ hai: W_t2 = mg_z2 = 800.9,8.1300= 101920000J

b) Chọn mốc thế năng tại trạm dừng thứ nhất, chiều dương hướng lên:

- Thế năng tại vị trí xuất phát có tọa độ z₀= -540m

W_t0 = -4233600J

- Thế năng tại trạm dừng thứ nhất W_t1 = 0

- Thế năng tại trạm dừng thứ hai có z₂ = 750m, W_t1 = 5880000J.

c) Công do trọng lực thực hiện khi buông cáp treo di chuyển:

- Từ vị trí xuất phát tới trạm thứ nhất:

A₁ = mg(z₀ – z₁) = 800.9,8.(-540) = -4233600J

- Từ vị trí trạm thứ nhất tới trạm thứ hai:

A₂ = mg(z₁ – z₂) = 800.9,8.(-750) = -5880000J

Công này không phụ thuộc việc chọn mốc thế năng