BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT II NIU –TƠN KHI CÓ LỰC CẢN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Lực cản bao gồm : lực ma –sát; lực hãm phanh …
* Chọn hệ trục như hình vẽ .
* Áp dụng định luật II Niu –tơn ta có :
\(\overset{\to }{\mathop{{{P}_{\bot }}}}\,\) +\(\overset{\to }{\mathop{{{F}_{can}}}}\,\)+ \(\overset{\to }{\mathop{N}}\,\)+\(\overset{\to }{\mathop{P}}\,\)= \(m.\overset{\to }{\mathop{a}}\,\) (*)
Chiếu (*) xuống trục \(Ox\), ta có:
\({{F}_{K}}-{{F}_{can}}=m.a\)
Chú ý : chiều dương cùng chiều chuyển động.
1. Lực “kéo” cùng chiều với chiều chuyển động lấy dấu cộng.
2. Lực “cản” ngược chiều với chiều chuyển động lấy dấu trừ .
3. Trọng lực P và phản lực N vuông góc phương chuyển động nên bằng 0
Lực kéo động cơ xe (lực phát động) và cùng chiều chuyển động, lực cản hay lực ma sát luôn cùng phương và ngược chiều với chuyển động.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một xe máy đang chuyển động với tốc độ 36 km/h thì hãm phanh, xe máy chuyển động thẳng chậm dần đều và dừng lại sau khi đi được 25 m. Thời gian để xe máy này đi hết đoạn đường 4 m cuối cùng trước khi dừng hẳn là
A. 0,5 s.
B. 4 s.
C. 1,0 s.
D. 2 s.
Giải
Gia tốc:
\(a=\frac{{{v}^{2}}-{{v}_{0}}^{2}}{2s}=\frac{0-{{10}^{2}}}{2.25}=-2m/{{s}^{2}}\)
Gọi AB là quãng đường 4 m cuối cùng, vA là tốc độ của xe máy tại A, ta có:
\(\begin{array}{*{35}{l}} \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{0}^{2}}-{{v}_{A}}^{2}=2a.AB \\ 0={{v}_{A}}+a.t \\ \end{array} \right. \\ \Rightarrow t=2s \\ \end{array}\)
Chọn D.
Bài 2: Một ô tô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động thì chịu tác dụng của lực hãm F và chuyển động thẳng biến đổi đều. Kể từ lúc hãm, ô tô đi được đoạn đường AB = 36 m và tốc độ của ô tô giảm đi 14,4 km/h. Sau khi tiếp tục đi thêm đoạn đường BC = 28 m, tốc độ của ô tô lại giảm thêm 4 m/s. Độ lớn lực hãm và quãng đường ô tô chuyển động từ C đến khi dừng hẳn lần lượt là
A. 800 N và 64 m.
B. 1000 N và 18 m.
C. 1500 N và 100 m.
D. 2000 N và 36 m.
Giải
Gọi v0 là tốc độ của ô tô tại lúc hãm phanh, ta có:
\(\begin{array}{*{35}{l}} \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{({{v}_{0}}-4)}^{2}}-{{v}_{0}}^{2}=2a{{s}_{1}}=2a.36 \\ {{({{v}_{0}}-8)}^{2}}-{{v}_{0}}^{2}=2a{{s}_{2}}=2a.64 \\ \end{array} \right. \\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} 16-8{{v}_{0}}=72a \\ 64-6{{v}_{0}}=128a \\ \end{array} \right. \\ \end{array}\)
Giải hệ phương trình ta tim được:
v0 = 20 m/s, a = -2 m/s2
=> Độ lớn lực hãm: Fhãm = |ma| = 2000 N.
Quãng đường ô tô đi được từ lúc hãm đến khi dừng hẳn:
\(\begin{array}{*{35}{l}} 0-{{v}_{0}}^{2}=2as \\ \Rightarrow s=-\frac{{{v}_{0}}^{2}}{2a}=\frac{{{20}^{2}}}{2.2}=100m \\ \end{array}\)
⟹ Quãng đường ô tô còn phải chuyển động tới khi dừng hẳn:
s’ = s – (AB + BC) = 36 m.
Chọn D.
Bài 3: Một ôt tô khối lượng 1000 kg đang chạy với vận tốc 72 km/h. Muốn xe dừng lại trong 10s thì phải tác dụng vào xe một lực hãm bằng bao nhiêu?
A. 3000 N
B. 1500 N
C. 1000 N
D. 2000 N
Giải
Ta có v = vo + at suy ra: a = (v – vo)/t = (0 – 20)/10 = -2 m/s2
(72 km/h = 20 m/s)
Vậy độ lớn lực tác dụng là F = m.a = 1000.2 = 2000 N
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Một ô –tô khối lượng 2 tấn đang chạy với vận tốc \({{v}_{0}}\) thì hãm phanh, xe đi thêm được quãng đường 15m trong 3s thì dừng hẳn. Tính:
a. \({{v}_{0}}\)
b. Lực hãm .
ĐS : 10m/s ; 6 666,7N .
Bài 2: Lực F truyền cho vật m1 một gia tốc a1 = 2m/s2; truyền cho vật m2 gia tốc a2 = 6m/s2. Hỏi nếu lực F truyền cho vật có khối lượng m = m1+ m2 thì gia tốc a của nó là bao nhiêu?
ĐS : 1,5m/s2 .
Bài 3: Một ô –tô có khối lượng 2 tấn, khởi hành với gia tốc 0,3m/s2. Ô –tô đó chở hàng thì khởi hành với gia tốc 0,2m/s2. Hãy tính khối lượng của hàng hóa,biết rằng hợp lực tác dụng vào ô –tô trong hai trường hợp đều bằng nhau.
ĐS : 1 000kg .
Bài 4: Một xe đang chạy với vận tốc 1m/s thì tăng tốc sau 2s có vận tốc 3m/s . Sau đó xe tiếp tục chuyển động đều trong thời gian 1s rồi tắt máy, chuyển động chậm dần đều sau 2s thì dừng hẳn. Biết xe có khối lượng 100kg.
a) Xác định gia tốc của ô –tô trong từng giai đoạn ?
b) Lực cản tác dụng vào xe.
c) Lực kéo của động cơ trong từng giai đoạn.
ĐS:
a) 1m/s2 ; 0; 1,5m/s2
b) 150N; 250N; 150N; 0N .
Bài 5: Một chất điểm có khối lượng 10 kg, chuyển động có đồ thị vận tốc như hình vẽ .
a) Tìm gia tốc của chất điểm và lực tác dụng lên chất điểm ứng với hai giai đoạn.
b) Tìm quãng đường vật đi được từ lúc t = 5s cho đến khi vật dừng lại.
ĐS :
a) a1 = 0,5m/s2 ; F1 = 5N ; a2 = - 1m/s2 ; F2 = -10N
b) 93,75m.
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Bài tập định luật II Niu–tơn khi có lực cản môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
