Vì sao hai máng không ma sát cùng độ chênh cao có thể cho cùng tốc độ cuối dù dài khác nhau?

Giải thích nguyên lý

Nếu cùng vật bắt đầu với cùng động năng, chỉ trọng lực làm thay đổi cơ năng và bỏ chuyển động quay, độ giảm thế năng phụ thuộc độ chênh cao. Đường đi dài ngắn khác nhau không tự làm thay đổi năng lượng cuối. Tuy vậy thời gian đi có thể khác.

Ví dụ và phân tích

Vật trượt từ nghỉ, nặng 10 N và hạ thấp 2 m trên hai máng khác hình. Mỗi lượt giảm 20 J thế năng nên động năng cuối là 20 J trong mô hình không hao phí. Không lấy chiều dài máng nhân trọng lượng để tính công trọng lực.

Cách kiểm tra

Vẽ cùng mốc đầu cuối cho cả hai đường. Đánh dấu độ cao thẳng đứng thay vì tổng đường cong. Kiểm tra điều kiện trượt, không lăn, vì vật lăn còn có phần năng lượng khác chưa xét trong mô hình này.

Ứng dụng

Bài giúp phân biệt cấu hình đường đi với chênh lệch trạng thái năng lượng. Một lối đi dài hơn chưa đủ kết luận vật cuối sẽ nhanh hơn hoặc chậm hơn khi điều kiện lý tưởng được giữ.

Điều kiện và giới hạn

Máng thật có ma sát và lực cản, nên kết quả có thể khác. Bài không khẳng định cùng thời gian đến, cũng không yêu cầu thử máng dốc thật. Nếu vật rời máng hoặc nhận tác động ngoài, phải xét lại toàn quá trình.

Đọc hình

Hai máng khác chiều dài có cùng đầu cao hơn cuối 2 m; vật nặng 10 N từ nghỉ đều đạt động năng 20 J khi bỏ hao phí.

Học tiếp

Động năng là gì và khi nào vật có động năng Cơ năng bằng tổng những dạng năng lượng nào