ÂM NĂNG SINH RA BỞI VẬT RƠI TỰ DO


Tham khảo lý thuyết SGK Vật lý 10 – Bài 26, 27 – Trang 137, 143

1. Mục tiêu

Khảo sát mối liên hệ giữa âm năng sinh ra bởi vật rơi và độ cao của vật rơi đó.

2. Chuẩn bị lý thuyết

Âm năng là một trong bốn dạng năng lượng cơ bản của Cơ học. Có thể hiểu nó là năng lượng âm thanh tác dụng lên một vật, thường âm năng được chuyển từ năng lượng cơ học mà thành.

Như ta đã biết, một vật khi ở một tọa độ nào đó thì nó sẽ thế năng nào đó tùy thuộc vào điểm chọn làm mốc. Có 3 dạng thế năng chính là thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện.

Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật: nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Công thức của thế năng trọng trường là:

Wt = mgh

Khi một vật rơi từ độ cao h nào đó xuống mặt đất, nó sẽ phát ra âm thanh to nhỏ khác nhau tùy độ cao của nó.

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, Bộ thí nghiệm chuyển hóa năng lượng

v300 mô hình thí nghiệm

4. Tiến hành

I. Chuẩn bị và thiết lập thí nghiệm

Bước 1: Mở MGA, kết nối cảm biến âm thanh với bộ phận khuếch đại (power amlifier) vào CH 1 của MGA. Chọn “Cảm biến âm thanh” rồi nhấn “Chạy”.

v301 chọn cảm biến âm thanh

Bước 2: Đặt quả bóng cao su vào lỗ và điều chỉnh sao khoảng cách từ lỗ đến bàn đỡ khoảng 15 cm (h = 15 cm)

v302 đặt bóng cao su vào lỗ

Bước 3: Nhấn vào nút bt0 để bắt đầu thu thập dự liệu. Rút thanh giữ bóng ra để cho bóng rơi xuống

v303 thả cho bóng rơi xuống

Bước 4: Sau khi quả bóng chạm vào mặt giá đỡ, nhấn nút  bt00 để dừng thu thập dữ liệu. Sau đó nhấn vào biểu tượng bt4 để mở rộng đồ thị, rồi nhấn vào biểu tượng  bt8, chọn điểm cao nhất của đồ thị. Một dấu ‘+’ sẽ xuất hiện. Tiếp theo nhấn tiếp vào điểm thấp nhất của đồ thị. Ghi lại giá trị độ lệch biên độ vào Bảng 1.

v304 đồ thị thu đượcv304 phân tích đồ thị

Bước 5: Lặp lại bước 2 đến 4 nhưng với chiều cao khác ghi trong bảng 1

v30b1

5. Kết luận

Thiết bị Addest cho phép ta thu được kết quả một cách chính xác bằng số, cho phép ta phân tích kết quả thu được. Từ đó ta có thể rút ra mối liên hệ giữa âm năng và độ cao của vật.

Các câu hỏi thảo luận:

1. Trong thí nghiệm này, năng lượng âm được sinh ra khi quả bóng va chạm vào mặt giá đỡ. Loại năng lượng nào đã chuyển hóa thành âm năng?

2. Cho biết mối liên hệ giữa độ cao của vật và âm năng của vật sinh ra khi nó rơi từ chính độ cao đó?