TÍNH QUÃNG ĐƯỜNG - THỜI GIAN ĐI ĐƯỢC KHI CÓ LỰC MA SÁT
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Bước 1: Chọn hệ quy chiếu: gốc tọa độ, mốc thời gian, chiều dương
- Bước 2: Phân tích lực
- Bước 3: Viết phương trình định luật II Niuton
- Bước 4: Chiếu phương trình lên chiều dương và tìm gia tốc của vật. Từ đó, suy ra quãng đường, thời gian vật đi được.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một xe điện đang chạy với vận tốc 36 km/h thì bị hãm lại đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Kể từ lúc hãm, xe điện còn đi được bao xa thì dừng lại? Biết hệ số ma sát trượt giữa bánh xe và đường ray là 0,2. Lấy g = 9,8m/s2.
Hướng dẫn giải
Đổi 36 km/h = 10 m/s
Kể từ lúc hãm xe, lực ma sát đóng vai tò cản trở chuyển động khiến xe dừng lại.
Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động.
Áp dụng định luật II Niuton ta có:
\({\overrightarrow F _{m{\rm{s}}}} + \overrightarrow P + \overrightarrow N = m\overrightarrow a \) (*)
Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:
\( - {F_{m{\rm{s}}}} = ma \Leftrightarrow - \mu mg = ma\\ \Leftrightarrow a = - \mu g = - 0,2.9,8 = - 1,96m/{s^2}\)
Quãng đường vật đi được kể từ khi hãm phanh đến khi dừng hẳn là:
\(s = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}} = \frac{{{0^2} - {{10}^2}}}{{2.\left( { - 1,96} \right)}} = 25,51m\)
Bài 2: Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng dài 5 m, cao 3 m. Tính gia tốc của vật trong 2 trường hợp:
a. Ma sát trên mặt phẳng nghiêng không đáng kể.
b. Hệ số ma sát lăn giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,2.
Hướng dẫn giải
a. Ma sát không đáng kể ⇒ Lực tác động làm vật trượt khỏi mặt phẳng nghiêng là thành phần trọng lực song song với bề mặt tiếp xúc
P1 = P.sinα = mgsinα
Áp dụng định luật II Newton và chiếu lên chiều chuyển động của vật: P1 = ma
⇒ g. sinα = a = 10.(3/5) = 6 m/s2
b. Khi có ma sát:
- Fms + P1 = ma
Và N = P2 = mgcosα
⇒ - μmgcosα + mgsinα = ma
⇒ a = - μgcosα + gsinα =\(-0,2.10.\frac{4}{5}+10.\frac{3}{5}=4,4m/{{s}^{2}}\)
Bài 3: Một ôtô m = 1,5 tấn chuyển động trên đường nằm ngang chịu tác dụng của lực phát động 3300 N cho g = 10 m/s2. Xe đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 72 km/h thì tắt máy. Hỏi thời gian từ lúc tắt máy đến khi xe dừng hẳn là bao lâu? Coi lực ma sát là đáng kể
Hướng dẫn giải
Ban đầu, xe chuyển động thẳng đều ⇒ Fms = F = 3300 N
Khi tắt máy: - Fms = ma ⇒ -3300 = 1,5.103.a ⇒ a = - 2,2 m/s2
Thời gian từ lúc tắt máy đến khi dừng hẳn:
\(t=\frac{v-{{v}_{0}}}{a}=\frac{0-20}{-2,2}=9,1s\)
Bài 4: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 15 m/s thì tắt máy, hãm phanh. Tính thời gian và quãng đường ô tô đi thêm được cho đến khi dừng lại. Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,6. Lấy g = 9,8 m/s2
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật II Newton và chiếu lên chiều chuyển động của vật:
⇒ -Fms = ma ⇒ a = - μg = -0,6.9,8 = -5,88 m/s2
\(\begin{align} & t=\frac{v-{{v}_{0}}}{a}=\frac{0-15}{-5,88}=2,55s \\ & s=\frac{{{v}^{2}}-{{v}_{0}}^{2}}{2a}=\frac{-{{15}^{2}}}{2.(-5,88)}=19,1m \\ \end{align}\)
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Trên quãng đường AB, một ô tô đang chuyển động với vận tốc tại A là 72 km/h thì chết máy. Biết khi đến B, ô tô có vận tốc 21,6 km/h. Tính thời gian xe đi từ A đến B, coi ma sát đáng kể với hệ số μ = 0,2
A. 5s
B. 7s
C. 9s
D. 10s
Bài 2: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 36 km/h thì tắt máy. Tính quãng đường ô tô đi được từ khi tắt máy đến khi dừng hẳn, biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,4.
A. 12,5 m
B. 12m
C. 10 m
D. 15,4 m
Bài 3: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 15m/s thì tắt máy. Tính quãng đường ô tô đi được từ khi tắt máy đến khi dừng hẳn, biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,06.
A. 110,5 m
B. 167,5 m
C. 187,5 m
D. 195,5 m
Bài 4: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 24 m/s thì tắt máy. Tính thời gian ô tô đi từ khi tắt máy đến khi dừng hẳn, biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,3.
A. 8s
B. 10s
C. 12s
D. 20s
Bài 5: Một xe đang chuyển động với vận tốc 36km/h thì tắt máy. Tính thời gian và quãng đường xe đi thêm được cho đến khi dừng lại? Lấy g =10m/s2 và \(\mu \)= 0,02.
ĐS: 50s ; 250m .
Bài 6: Một xe có khối lượng 4 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì tài xế thấy một chướng ngại vật cách xe 10m nên đạp thắng.
a. Trời khô, lực thắng bằng 22 000N, hỏi có xảy ra tai nạn không? Nếu không, thì xe dừng lại cách vật bao xa?
b. Trời mưa đường ướt nên lực thắng chỉ còn 8 000N, tính vận tốc của xe lúc chạm vào vật?
ĐS: 0,9m; 7,7m/s.
Bài 7: Một xe đang chuyển động thì tắt máy rồi đi thêm được 250m nữa thì dừng lại. Biết hệ số ma sát là 0,02 và g = 10m/s2 . Tính vận tốc của xe lúc bắt đầu tắt máy?
ĐS: 10m/s .
Bài 8: Một xe đang chuyển động với \(\mu \)= 0,02, vận tốc 36km/h thì tắt máy. Tính thời gian và quãng đường xe đi thêm được cho đến khi dừng lại?
ĐS: 50s ; 250m .
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp Tính quãng đường - Thời gian đi được khi có lực 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.
