Tính vận tốc của vật trên mặt cung tròn

4
(232 votes)

Trong bài toán này, chúng ta sẽ tính toán vận tốc của một vật trên một mặt cung tròn. Vật có khối lượng \( m = 5 \, \mathrm{g} \) và không có ma sát. Ban đầu, vật được đặt trên một đường cong như hình vẽ, và khi nó đến điểm \( B \), là vị trí thấp nhất của đường cong, nó bắt đầu chuyển động trên một mặt cung tròn có bán kính \( R = 10 \, \mathrm{cm} \). Để tính toán vận tốc của vật tại điểm \( A \), là vị trí cao nhất của mặt cung tròn, chúng ta cần biết độ cao ban đầu của vật là \( h = 3,5R \). Đầu tiên, chúng ta sẽ tính toán năng lượng cơ học ban đầu của vật tại điểm \( B \). Vật không có ma sát, nên năng lượng cơ học ban đầu sẽ bằng năng lượng cơ học tại điểm \( A \). Ta có công thức năng lượng cơ học \( E = mgh \), trong đó \( m \) là khối lượng của vật, \( g \) là gia tốc trọng trường, và \( h \) là độ cao của vật. Thay vào đó, ta có \( E = 5 \times 10^{-3} \, \mathrm{kg} \times 9,8 \, \mathrm{m/s^2} \times 3,5 \times 10^{-2} \, \mathrm{m} \). Tiếp theo, chúng ta sẽ tính toán vận tốc của vật tại điểm \( A \). Vận tốc của vật trên mặt cung tròn có thể được tính bằng công thức \( v = \sqrt{2gR} \), trong đó \( g \) là gia tốc trọng trường và \( R \) là bán kính của mặt cung tròn. Thay vào đó, ta có \( v = \sqrt{2 \times 9,8 \, \mathrm{m/s^2} \times 10^{-1} \, \mathrm{m}} \). Sau khi tính toán, ta thu được vận tốc của vật tại điểm \( A \) là khoảng \( 1,4 \, \mathrm{m/s} \). Vậy, đáp án đúng là \( \mathbf{a. \, 1,4 \, \mathrm{m/s}} \).