TÍNH LỰC KÉO ĐỂ XE CHUYỂN ĐỘNG KHI CÓ MA SÁT
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Khi xe chuyển động thẳng đều (a= 0) => \({{F}_{m\text{s}}}=F\) (F là ngoại lực hoặc thành phần ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc)
- Khi xe chuyển động thẳng biến đổi đều:
+ Phân tích tất cả các lực tác dụng vào vật
+ Viết phương tình định luật II Niuton để xác định lực cần tìm.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một ô tô khối lượng m = 1 tấn chuyển động nhanh dần đều trên mặt đường nằm ngang với gia tốc a = 2m/s2. Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,1. Tính lực kéo của ô tô.
Hướng dẫn giải
Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động của xe.
Các lực tác dụng lên xe gồm:
\(\vec{P};\vec{N};{{\vec{F}}_{m\text{s}}};\overrightarrow{{{F}_{k}}}\text{ }\)
Áp dụng phương trình định luật II Niuton ta có:
\({{\vec{F}}_{m\text{s}}}+{{\vec{F}}_{k}}+\vec{N}+\vec{P}=m\vec{a}\text{ }\) (*)
Chiếu phương trình (*) lên chiều dương, ta có:
\(-{{F}_{m\text{s}}}+{{F}_{k}}=ma\Rightarrow {{F}_{k}}={{F}_{m\text{s}}}+ma=\mu mg+ma\)
Thay số:
\({{\rm{F}}_{\rm{k}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,1.1000.10{\rm{ }} + {\rm{ }}1000.2{\rm{ }} = {\rm{ }}3000N\)
Bài 2: Một ô tô 2 tấn khởi hành sau 10s đặt 54 km/h, chuyển động trên đường ngang co hệ số ma sát 0,05. Xác định lực kéo động cơ
Hướng dẫn giải
Đổi 54 km/h = 15 m/s
Áp dụng định luật II Newton, ta có:
\(\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{{F}_{ms}}}=m\overrightarrow{a}\) (1)
Chiếu phương trình (1) lên chiều chuyển động của vật, ta có:
- Fms + F = ma
\(\Rightarrow F=\mu mg+m\frac{v-{{v}_{0}}}{t}={{2.10}^{3}}.(0,05.10+\frac{15-0}{10})=400N\)
Bài 3: Một xe khối lượng m = 1 tấn bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều sau 10s đi được 100 m trên đường ngang. Hệ số ma sát giữa xe với đường là 0,04. Lấy g = 10 m/s2. Tìm lực kéo động cơ
Hướng dẫn giải
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
Áp dụng định luật II Newton:
\(\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{{F}_{ms}}}=m\overrightarrow{a}\) (1)
Chiếu phương trình (1) lên chiều dương, ta có:
- Fms + F = ma
\(\Rightarrow F=\mu mg+ma=m(\mu g+\frac{2s}{{{t}^{2}}})={{10}^{3}}.(0,04.10+\frac{2.100}{{{10}^{2}}})=2400N\)
Bài 4: Một xe khối lượng m = 1 tấn bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau 10s đạt vận tốc 10 m/s. Lực ma sát bằng 0,1 lần trọng lượng xe, lấy g = 10 m/s2. Tính lực kéo động cơ
Hướng dẫn giải
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
Áp dụng định luật II Newton:
\(\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{{F}_{ms}}}=m\overrightarrow{a}\) (1)
Chiếu phương trình (1) lên chiều dương, ta có:
- Fms + F = ma
\(\Rightarrow F=0,1P+ma=0,1mg+m\frac{v-{{v}_{0}}}{t}={{10}^{3}}.(0,01.10+\frac{10-0}{10})=2000N\)
Bài 5: Xe khối lượng 1 tấn chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α = 30°. Tính lực kéo của động cơ để duy trì trạng thái chuyển động biết hệ số ma sát bằng 0,2
A. 6371 N
B. 6273 N
C. 6723 N
D. 6732 N
Hướng dẫn giải
Chọn chiều dương như hình vẽ
Áp dụng định luật II Newton:
\(\overrightarrow{F}+\overrightarrow{{{P}_{1}}}+\overrightarrow{{{P}_{2}}}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{{F}_{ms}}}=m\overrightarrow{a}\) (1)
Chiếu phương trình (1) lên Ox, Oy, ta có:
N = P2 = Pcosα = mgcosα
F – Fms – P1 = 0 (do xe chuyển động thẳng đều)
⇒ F = μmgcosα + mgsinα = 103.10.(0,2.cos30° + sin30°) = 6732 N
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Xe khối lượng 2 tấn chuyển động thẳng đều trên mặt đường nằm ngang. Tính lực kéo động cơ biết hệ sô ma sát là 0,01
A. 1000 N
B. 2000 N
C. 100 N
D. 200 N
Bài 2: Xe khối lượng 1 tấn chuyển động thẳng đều trên mặt đường nằm ngang. Tính lực kéo động cơ biết lực ma sát có độ lớn bằng 0,2 lần trọng lượng
A. 1000 N
B. 2000 N
C. 100 N
D. 200 N
Bài 3: Một ô –tô có khối lượng 1,5 tấn , chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 2m/s2. Hệ số ma sát lăn giữa xe và mặt đường là 0,02 . Cho g = 10m/s2.
a. Tính lực phát động của động cơ xe.
b. Để xe chuyển động thẳng đều thì lực phát động phải bằng bao nhiêu?
c. Tài xế tắt máy, lực phát động bây giờ là bao nhiêu? Xe chuyển động như thế nào?
ĐS: F1 = 3 300N ; F2 = 300N ; F3 = 0 ; a = – 0,2m/s2.
Bài 4: Một ô –tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72km/h thì tài xế tắt máy. ( g = 10m/s2).
a. Nếu tài xế không thắng thì xe đi thêm được 100m nữa thì dừng lại. Tìm lực ma sát.
b. Nếu tài xế đạp thắng thì xe chỉ đi được 25m nữa thì dừng lại –Giả sử khi đạp thắng bánh xe chỉ trượt mà không lăn. Tìm lực thắng
c. Nếu tài xế đạp thắng thì xe chỉ đi được 25m nữa thì dừng lại –Giả sử khi đạp thắng bánh xe vẫn còn lăn. Tìm lực thắng
ĐS: 4 000N ; 16 000N; 12 000N .
Bài 5: Một ô –tô khối lượng 1tấn, chuyển động trên đường ngang. Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là \(\mu \)= 0,1. Lấy g = 10m/s2, tính lực kéo của động cơ nếu :
a. Xe chuyển động thẳng đều.
b. Xe khởi hành sau 10s đi được 100m.
ĐS: 1 000N ; 3 000N .
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp Tính lực kéo để xe chuyển động khi có ma sát 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.
