Phương pháp vận dụng các định luật Niutơn và các lực cơ học để giải các bài toán về Động lực học

PHƯƠNG PHÁP VẬN DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT NIUTƠN VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC

Phương pháp vận dụng các định luật Niutơn và các lực cơ học để giải các bài toán về động lực học, gọi là phương pháp động lực học. Có thể vận dụng phương pháp này để giải hai bài toán chính của Động lực học và bài toán chuyển động trên mặt phẳng nghiêng như sau:

I .  Bài toán thuận: 

Cho biết lực tác dụng vào vật, xác định chuyển động của vật \(\left( {v,a,s,t,...} \right)\) ?

   Phương pháp:

Bước 1.  Chọn hệ qui chiếu và viết dữ kiện của bài toán.

Bước 2.  Biểu diễn các lực tác dụng vào vật (xem vật là chất điểm).

Bước 3.  Viết phương trình động lực học:  \(\overrightarrow {{{\rm{F}}_{{\rm{hl }}}}} = m\overrightarrow a \)

               Xác định gia tốc của vật.

Bước 4.  Dựa vào các dữ kiện đầu bài, xác định chuyển động của vật. Tính v , s , t, v_­TB…

 II. Bài toán nghịch: 

Cho biết chuyển động của vật \(\left( {v,a,s,t,...} \right)\) . Xác định lực tác dụng vào vật ?

 Phương pháp:

Bước 1.  Chọn hệ qui chiếu và viết dữ kiện của bài toán.

Bước 2.  Xác định gia tốc của vật từ dữ kiện bài toán đã cho.

Bước 3.  Xác định hợp lực tác dụng vào vật: F=m.a

Bước 4.  Biết hợp lực, xác định được các lực tác dụng vào vật.

III.  Chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng

Nếu vật trượt từ trên xuống có ma sát μ # 0  (hình 1)

- Ta sẽ phân tích tương tự cho trường hợp vật đi từ dưới lên dốc với tác dụng của lực kéo \(\overrightarrow F \)  (hình 2) : 

\(a = \frac{{{F_k} - mg.\sin \alpha - {\mu _t}.mg.\cos \alpha }}{m}\)

 -  Nếu vật chuyển động từ dưới lên với vận tốc ban đầu v₀  :   

    a = - g(sinα  - μcosα )

Chú ý: - Vật nằm yên hoặc chuyển động thẳng đều thì  a = 0 

suy ra  :  tanα = μ  

Bài tập

Bài 1: Một chiếc xe lăn nhỏ có khối lượng m = 5kg được thả từ đỉnh A của một dốc nghiêng. Lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng không đáng kể. Hãy tính thời gian chuyển động từ A đến chân dốc B trong các trường hợp sau: (g = 10m/s²)

a/  Mặt dốc nghiêng một góc α = 30⁰ so với mặt phẳng nằm ngang và độ dài AB = 1m.

b/  Độ dài AB = 1m, độ cao AH so với mặt phẳng ngang bằng 0,6m.

c/  Độ cao AH = BH = 1m.

ĐS: 

\(\begin{array}{l} a{\rm{/ }}t = 0,63\left( s \right){\rm{. }}\\ b{\rm{/ }}t = 0,58\left( s \right){\rm{. }}\\ c{\rm{/ }}t = 0,63\left( s \right) \end{array}\)

Bài 2: Hãy xác định gia tốc của một vật trượt từ mặt phẳng nghiêng xuống. Cho biết góc nghiêng α = 30⁰, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là μ=0,3 . Lấy g = 10m/s2 .

ĐS:  \(a = 2,35\left( {m{\rm{/}}{s^2}} \right)\)

Bài 3: Từ vị trí đứng yên thả một vật lăn xuống dốc nghiêng. Trong 2s  đầu vật đi được 10m. Bỏ qua ma sát. Tính góc nghiêng của dốc α ? Lấy  g = 10m/s2 .
ĐS:  α = 300

Bài 4: Một vật trượt đều trên mặt phẳng nghiêng có chiều dài 2m , chiều cao của dốc bằng 0,5m . Hãy tính hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng ?
ĐS: μ=0,26
Bài 5: Thí nghiệm cho các số liệu: mặt phẳng nghiêng dài 1m, cao 20cm , vật có khối lượng 200g , lực kéo vật khi vật lên dốc là 1N. Tính hệ số ma sát ?

ĐS: μ=0,3 

...

---Để xem tiếp nội dung phần Bài tập minh họa, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Phương pháp vận dụng các định luật Niutơn và các lực cơ học để giải các bài toán về Động lực học. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc 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 .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Chuyên đề phương pháp giải bài tập Chuyển động thẳng đều môn Vật lý 10

• Bài tập Xác định vận tốc trung bình. Xác định các giá trị trong chuyển động thẳng đều

• Phương trình chuyển động và Đồ thị toạ độ - thời gian của Chuyển động thẳng đều

​Chúc các em học tập tốt !