Một ca nô chạy trong hồ nước yên lặng có vận tốc tối đa 18 km/h. Nếu ca nô chạy ngang một con sông có dòng chảy theo hướng Bắc – Nam với vận tốc lên tới 5 m/s thì vận tốc tối đa nó có thể đạt được so với bờ sông là bao nhiêu và theo hướng nào?

* Lời giải:

Gọi v₁₃ là vận tốc của ca nô so với bờ sông, v₂₃ là vận tốc của nước so với bờ, v₁₂ là vận tốc của ca nô so với dòng nước.

Đổi v = 18 km/h = 5 m/s

Ca nô sẽ đi theo hướng Đông Nam so với bờ sông với vận tốc tối đa nó có thể đạt được là: $v_{13}=\sqrt{{v_{12}}^2+v_{23}^2}=\sqrt{5^2+5^2}=5\sqrt{2}$(m/s)

* Phương pháp giải:

Sử dụng công thức động năng

Tính toán quãng đường

So sánh hai quãng đường

* Lý thuyết nắm thêm:

1. ĐỘNG NĂNG

a. Mối liên hệ giữa động năng và công

- Động năng của một vật là năng lượng vật có được do chuyển động, có giá trị được tính theo công thức:

${\text{W}}_d=\frac{1}{2}m.v^2$

Với: m là khối lượng của vật

         v là tốc độ của vật tại thời điểm khảo sát

Trong hệ SI, động năng có đơn vị là joule (J)

Người, sóng biển, báo, cánh quạt chuyển động sẽ có động năng

- Mỗi liên hệ giữa động năng và công: $W_d-W_{d0}=\frac{1}{2}m{v}^2-\frac{1}{2}m{v}_0^2=A$

- Định lí động năng: độ biến thiên động năng của một vật trong khoảng thời gian $\Delta t$ bằng công của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

b. Đặc điểm của động năng

- Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật và tốc độ chuyển động của vật

- Động năng là một đại lượng vô hướng, không âm

- Động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu

2. THẾ NĂNG

a. Thế năng trong trường trọng lực đều

- Một vật có khối lượng m ở độ cao h so với một vị trí làm gốc dự trữ một dạng năng lượng được gọi là thế năng trọng trường:

W_t = m.g.h

Trong hệ SI, thế năng có đơn vị là joule (J)

Búa máy đang dự trữ thế năng

Lưu ý:

- Để xác định thế năng, ta cần phải chọn gốc thế năng là vị trí mà tại đó thế năng bằng 0.

- Khi chọn gốc tọa độ trùng với gốc thế năng và chiều dương của trục Oz hướng lên thì vị trí phía trên gốc thế năng có giá trị h > 0, vị trí phía dưới gốc thế năng có giá trị h < 0

- Độ biến thiên thế năng giữa hai vị trí không phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.

3. CƠ NĂNG

a. Quá trình chuyển hóa giữa động năng và thế năng

Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa quá lại với nhau.

Động năng và thế năng trong quá trình người trượt nước, quả bóng bay vào rổ chuyển hóa qua lại với nhau.

b. Định luật bảo toàn cơ năng

- Tổng động năng và thế năng được gọi là cơ năng của vật:

$\text{W}={\text{W}}_d+{\text{W}}_t$

Trong hệ SI, cơ năng có đơn vị là jun (J)

- Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực bảo toàn thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

Hệ quả: Trong trường trọng lực, tại vị trí vật có động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết:

Lý thuyết Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng – Vật lí 10 Chân trời sáng tạo

Bài tập về Động năng cơ bản, nâng cao có lời giải