Giải Câu hỏi trang 20 SGK Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

Tóm tắt: $m = 1,5$ kg; $h = 4$ m; gốc thế năng ở mặt đất; lấy $g = 10$ m/s². Tính tốc độ $v$ khi vật chạm đất.

Bước 1. Tính thế năng của vật ở độ cao $h$.

Chọn gốc thế năng ở mặt đất, thế năng trọng trường của vật là:

$$W_t = mgh = 1,5 \cdot 10 \cdot 4 = 60 \ (\text{J})$$

Bước 2. Áp dụng điều kiện bài toán.

Theo đề, toàn bộ thế năng của vật chuyển hoá thành động năng khi vật vừa chạm đất, nên động năng lúc chạm đất bằng thế năng ban đầu:

$$W_đ = W_t = 60 \ (\text{J})$$

Bước 3. Tính tốc độ của vật khi chạm đất.

Từ công thức động năng $W_đ = \dfrac{1}{2}mv^2$, suy ra:

$$v = \sqrt{\dfrac{2W_đ}{m}} = \sqrt{\dfrac{2 \cdot 60}{1,5}} = \sqrt{80} \approx 8,9 \ (\text{m/s})$$

Kiểm tra: $\dfrac{1}{2}mv^2 = \dfrac{1}{2}\cdot 1,5 \cdot 80 = 60$ J $= W_t$ ✓. Vậy vật chạm đất với tốc độ khoảng $8,9$ m/s.

Đáp số