hd giai 20 bai tap vl co hoc hd giai 20 bai tap vl co hoc

Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn HD giải 20 Bài tập VL- Động lực học (Phần chuyển động thẳng chất điểm) Phương pháp để giải toán phần sử dụng chủ yếu vận dụng định luật Newton thứ hai,  đòi hỏi học sinh phải có tranh rõ ràng tương tác vật gây lực Sau đó, học sinh phải đưa lực dạng thích hợp (dưới dạng tổng đại số) vào phương trình định luật II Newton Chỉ viết phương trình bạn học sinh bắt đầu tính trực tiếp đại lượng chưa biết 1) Bài Một người đứng bàn cân ngồi xổm xuống thật nhanh Số (kim) cân thay đổi lúc bắt đầu kết thúc chuyển động ngồi xổm xuống đó? 2) Bài Một vật chuyển động tác dụng lực F không đổi, quãng đường S = 25 cm giây thứ Hãy tính lực F, biết khối lượng vật 25 g 3) Bài Một đá trượt mặt băng phẳng dừng lại sau quãng đường S = 48 m.Tính vận tốc ban đầu v0 đá, biết lực ma sát trượt đá mặt băng 0,06 trọng lượng đá 4) Bài Một xe điện chạy vận tốc v0 = 36 km/h phanh gấp, bánh xe không quay mà trượt đường ray Tính quãng đường xe điện từ lúc hãm phanh đến dừng hẳn, biết hệ số ma sát trượt bánh xe đường ray k = 0,2 5) Bài Một xe cân nặng 845 kgf kéo ray đường sắt.Tính lực căng dây giữ xe đường ray biết xe lửa, lúc phanh, có gia tốc a = 0,5 m/s2 Bỏ qua ma sát 6) Bài Một xe máy kéo kéo xe trượt chở khúc gỗ mặt đường tuyết phủ tốc độ không đổi 15 km/h.Tốc độ xe máy kéo kéo xe trượt trọng tải giống vào mùa hè đường công suất động hai trường hợp nhau? Hệ số ma sát cho chuyển động đường tuyết phủ k1 = 0,01 đường k2 = 0,15 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 7) Bài Một vật nặng P = 2,5 kgf chuyển động theo phương thẳng đứng từ xuống với gia tốc a = 19,6 m/s2 Tính lực tác dụng lên vật đồng thời với trọng lực P rơi Bỏ qua sức cản không khí 8) Bài Một vật nặng P ép lên sàn đỡ lực sàn đỡ chuyển động xuống với vật nặng có gia tốc theo chiều hướng lên trên? Hình 1a  9) Bài Một cầu khối lượng m treo sợi dây căng điểm O Điểm treo O phải dịch chuyển với gia tốc theo chiều lực căng dây nửa trọng lượng cầu? 10)Bài 10 Một thang máy tốc độ cao, chuyển động tốc độ 3,6 m/s Trọng lượng thang máy hành khách đạt tới 1.500 kgf Sự biến thiên tốc độ thang máy lên cho Hình 1b Hình 1b Xác định lực căng dây cáp giữ thang máy lúc bắt đầu, lúc giữa, lúc kết thúc chuyển động lên Giả sử g = 10 m/s2 11) Bài 11 Trong dụng cụ N A Lyubimov thiết kế nhằm chứng minh tương tác vật rơi tự do, ba vật nặng kgf, kgf kgf treo khung nhẹ lò xo giống hệt (Hình 2) Vị trí vật nặng Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn thay đổi lực căng lò xo khung rơi tự do? Hình [N A Lyubimov (1830 – 1897) giáo sư vật lí trường Đại học Moscow thầy dạy nhà vật lí lỗi lạc người Nga A G Stoletov (1839 – 1896).] 12) Bài 12 Xác định lực cản không khí tác dụng lên người nhảy dù chuyển động thẳng xuống với vận tốc không đổi Trọng lượng người nhảy dù P = 80 kgf Hình 13)Bài 13 Một vật ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu vo = 30 m/s đạt tới độ cao cực đại sau thời gian t1 = 2,5 s Giá trị trung bình lực cản không khí tác dụng lên vật chuyển động lên bao nhiêu? Khối lượng vật 40 g _ ĐÁP SỐ VÀ GIẢI (Phần I) B1/ Lúc bắt đầu chuyển động ngồi xuống F < mg lúc kết thúc F > mg Giải (HS thực nghiệm đứng bàn cân làm động tác tập cho!; Tuy nhiên lí thuyết phải giải để chứng minh.) - Khi người bắt đầu ngồi xuống, cho duỗi chân cho phép thể “rơi” với gia tốc a định hướng xuống  áp lực F tác dụng lên bàn cân lúc thỏa mãn mg – F = ma,  F = mg – ma (tức F < mg) - Lúc kết thúc chuyển động ngồi xuống, người tăng sức căng chân anh ta, làm tăng áp lực lên bàn cân tạo gia tốc a hướng lên cần thiết để bù Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn cho vận tốc thu chuyển động ngồi xuống (Trường hợp định luật II Newton có dạng F – mg = ma, áp lực F = m + ma (tức F > mg) - B2 F = 1250 dyne B3 v0 = 7,56 m/s Giải Nếu trọng lượng đá P = mg, lực ma sát F = kP = kmg Gia tốc mà đá thu tác dụng lực xác định từ phương trình kmg= ma vận tốc ban đầu từ tỉ số B4 S = 25,6 m Lưu ý Xem giải cho 53 B5 F » 43,05 kgf Bài km/h Giải Vì công suất động hai trường hợp nhau, nên liên hệ sau thỏa mãn N = F1v1 = F2v2 (1) F1 v1 lực kéo động tốc độ xe máy kéo đường tuyết phủ; F2 v2là lực kéo tốc độ đường Vì tốc độ không đổi nên công thực lực kéo động hai trường hợp dùng để khắc phục lực ma sát, F1 = k1P F2 = k2P (2) P trọng lượng xe trượt Từ (1) (2) suy Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn k1v1 = k2v2 v2 = k1v1/v2 Bài F = 2,5 kgf Giải Nếu có trọng lực P tác dụng lên vật chuyển động với gia tốc g = 9,8 m/s2 Vật chuyển động với gia tốc a > g, P chịu tác dụng lực định hướng xuống Theo định luật II Newton, P + F = (P/g)a F = (P/g)a – P = P(a/g - 1) Bài ĐS F = m(g + a) Giải Vật nặng chuyển động với gia tốc a giống sàn đỡ Vật nặng bị tác dụng trọng lựcmg (Hình 201) phản lực F sàn đỡ áp lực tác dụng vật nặng lên sàn đỡ Theo định luật II Newton F – mg = ma  F = m(g + a) Hình 2b Bài a = 4,9 m/s2 Giải Lực căng dây giảm bớt điểm O chuyển động với gia tốc a hướng xuống Trong trường hợp này, lực căng dây T xác định từ phương trình chuyển động cầu, mg – T = ma Với T mg/2, gia tốc a = (mg – T)/m = g/2 = 4,9 m/s2 10 Bài 10 F1 = 1770 kgf; F2 = 1500 kgf; F2 = 1230 kgf Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Giải Các gia tốc thang máy xác định từ đồ thị là: a1 = v/t1 = 1,8 m/s2 hai giây đầu tiên; a2 = giây thứ hai giây thứ mười a3 = v/t3 = – 1,8 m/s2 hai giây cuối Các phương trình định luật II Newton cho vật viết sau F1, F2, F3 lực căng dây cáp khoảng thời gian tương ứng 11 B11 Giải Mỗi vật nặng chịu tác dụng hai lực: trọng lực mg lực căng lò xo f (Hình 202) Theo định luật II Newton, mg – f = ma hay f = m(g – a) Lực căng lò xo phụ thuộc khác vào độ lớn chiều gia tốc a Hình a/ Khi hệ đứng yên, a = 0; f = mg, lực căng lò xo trọng lượng gắn vào b/ Hệ rơi tự do, tức a = g, f = Các lò xo không bị nén dãn Cả ba vật nặng ngang mức với 12 Bài 12 ĐS F = 80 kgf Giải Nếu người nhảy dù chuyển động xuống với vận tốc không đổi v hợp lực tác dụng lên không, tức P – F = 0, F sức cản không khí Do đó, F = P = 80 kgf 13 B 13 F = m(v0/t – g) = 8800 dyn Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Giải Phương trình định luật II Newton cho vật lên mg + F = ma, F giá trị trung bình sức cản không khí Từ phương trình chuyển động vật chậm dần với vận tốc ban đầu hữu hạn, ta có a = Vo/t1  Lưu ý Trên thực tế, sức cản không khí số tỉ lệ với vận tốc vật vận tốc n hỏ Khi vật chuyển động với tốc độ cao lực cản tăng tỉ lệ với số mũ cao vận tốc BT Động lực học chuyển động thẳng chất điểm (Phần II) 14) Bài 14 Bàn ép máy ép cắt cân nặng 100 kgf với vật gia công, tốc độ bàn chuyển động bên lưỡi cắt v = m/s Xác định lực mà thợ khí phải tạo để tăng tốc bàn ép trước bắt đầu cắt thời gian tăng tốc t = 0,5 s hệ số ma sát bàn với lưỡi cắt k = 0,14 15) Bài 15 Hai vật nặng m1 m2 nối lại sợi dây nằm bề mặt ngang trơn phẳng bàn (Hình 4) Hình Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Các vật nặng chuyển động với gia tốc lực F = 105 dyn song song với mặt bàn tác dụng lên vật m1? Lực căng sợi dây nối hai vật trường hợp bao nhiêu? Khối lượng hai vật nặng m1 = 200 g, m2 = 300 g Xác định lực F tối đa mà sợi dây bị đứt lực tác dụng lên: (a) vật nặng m1; (b) vật nặngm2 Sợi dây chịu lực căng tối đa T = kgf Bỏ qua ma sát hai vật mặt bàn Giả sử g = 10 m/s2 16) Bài Bốn vật giống hệt nhau, vật khối lượng m, nối lại dây đặt mặt bàn nhẵn (Hình 5) Lực F tác dụng lên vật thứ Tính lực căng dây Bỏ qua lực ma sát vật mặt bàn Hình 17) Bài 17 Để khởi động đoàn tàu hỏa chở hàng, trước tiên người lái phải cho tàu lùi lại sau cài số phía trước Tại với phương pháp đoàn tàu dễ khởi hành hơn? (Đoàn tàu gồm toa kết nối lỏng lẻo với nhau.) Hình Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 18) Bài 18 Nếu đầu máy khởi động đoàn tàu cú xóc bất ngờ, phận ghép nối toa tàu bị đứt rời Tại sao, phận đoàn tàu dễ đứt ? 19) Bài 19 Khi đầu máy khởi động đoàn tàu với điều kiện khác tượng đứt toa thường xảy nhất? 20) Bài 19 Một lực kế D (Hình 15) gắn với hai vật nặng khối lượng M = 10 kg m = 10 g Lực F = kgf f = kgf tác dụng lên hai vật Hình Điều xảy với hai vật nặng lực kế số nếu: (1) lực F tác dụng lên vật lớn lực f tác dụng lên vật nhỏ; (2) lực F tác dụng lên vật nhỏ lực f tác dụng lên vật lớn; (3) lực kế số hai khối lượng M m kg? _ ĐÁP SỐ VÀ GIẢI (Phần II) 1) Bài 14 F = 34 kgf Giải Gia tốc bàn ép lúc tăng tốc a = v/t = m/s2 Phương trình định luật II Newton cho chuyển động bàn lúc tăng tốc F – fms = ma Trong F lực thợ máy tạo fms = kMg lực ma sát Từ F = fms + ma = 34 kgf Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn 2) Bài 15 a = 200 cm/s2; f = × 104 dyn; Fmax » 1,7 × 106 2,5 × 106 dyn Hình 203 Giải Để xác định lực căng dây, ta viết phương trình định luật II Newton cho vật Cả hai vật chuyển động với gia tốc a Lực F f (Hình 203) tác dụng lên m1 lực f tác dụng lên m2 Các phương trình định luật II cho khối lượng m1 m2 có dạng F – f = m1a, f = m 2a Nghiệm phương trình cho giá trị cần tìm Giải Lực F làm cho toàn hệ chuyển động với gia tốc a Phương trình định luật II Newton cho vật F – f1 = ma, f1 – f2 = ma, f2 – f3 = ma, f3 = ma Trong f1, f2, f3 lực căng dây (Hình 204) 10 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Hình 204 Bằng cách giải phương trình này, ta tính lực căng với gia tốc a mà hệ chuyển động 3) Bài 16 Giải Khó khởi động đoàn tàu nặng nề cáp nối toa tàu bị kéo căng Trong trường hợp lực kéo đầu tàu phải truyền gia tốc cho đoàn tàu lúc Nếu đoàn tàu trước tiên lùi lại, cáp nối toa tàu chùng lại với lực kéo cũ đầu tàu truyền gia tốc lớn nhiều trước tiên cho toa gần nhất, sau đến toa lại 4) Bài 17 Giải Nếu trước chuyển động bắt đầu, toàn cáp nối đoàn tàu bị kéo căng, chỗ đứt xảy cáp nối toa gần với đầu tàu 5) Bài 18Lực căng cáp nối lớn có xu hướng tạo gia tốc cho khối lượng lớn toa phía sau lúc (xem Bài trên) 6) Bài 19 Khi đầu máy khởi động đoàn tàu chỗ đứt xảy chỗ đoàn tàu tùy thuộc vào tỉ số lực căng dây cáp nối toa tàu 7) Bài 20 Lực kế lực (1) fn » f = kgf; (2) fn » F = kgf; (3) fn + (F + f)/2 = 1,5 kgf Giải Trong ba trường hợp, hệ chuyển động với gia tốc a theo chiều lực lớn lực kế lực kết nối fn tác dụng vật nặng Để tìm fn, ta cần viết phương trình định luật II Newton cho riêng vật Với trường hợp thứ (Hình 205), F – fn = Ma, fn – f = ma 11 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Do Các trường hợp khác xét theo kiểu tương tự, khai thác phương trình định luật II Newton tỉ số biết cho khối lượng Hình (Lưu ý: dyn = g.cm/s2 = 10-5 N; kgf = 9,8 N) 12