Giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

I. Các bước giải chính

II. Các loại bài toán

III. Bài tập tự giải

Bài tập 1 trang 82 Vật Lí 10: Người ta đẩy một cái thùng có khối lượng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N làm thùng chuyển động trên mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt phẳng là 0,35. Tính gia tốc của thùng. Lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Coi thùng như một chất điểm (hình vẽ), các lực tác dụng vào vật gồm: trọng lực $\overrightarrow{P}$, lực đẩy $\overrightarrow{F}$, phản lực $\overrightarrow{N}$, lực ma sát trượt của sàn ${\overrightarrow{F}}_{{}_{ms}}$.

Áp dụng định luật 2 Newton ta có: $\overrightarrow{F}+\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{a}$      (1)

Chiếu (1) lên hai trục Ox, Oy ta có:

$\left\{\begin{array}{l}Ox:F-F_{ms}=m.a_x=m.a\\ Oy:N-P=0\end{array}\right.$

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}F-\mu .N=ma\\ N=P=mg=55.9,8=539\left(N\right)\end{array}\right.$

$\Rightarrow a=\frac{F-\mu N}{m}=0,57\left(m/s^2\right).$

Vậy gia tốc của thùng là 0,57 m/s²

Bài tập 2 trang 82 Vật Lí 10: Một quyển sách đặt trên mặt bàn nghiêng và được thả cho trượt xuống. Cho biết góc nghiêng $\alpha$= 30^o so với phương ngang và hệ số ma sát giữa quyển sách và mặt bàn là µ = 0,3. Lấy g = 9,8 m/s². Tính gia tốc của quyển sách và quãng đường đi được của nó sau 2 s.

Lời giải:

Các lực tác dụng vào quyển sách gồm: trọng lực $\overrightarrow{P}$, phản lực $\overrightarrow{N}$, lực ma sát trượt ${\overrightarrow{F}}_{{}_{ms}}$.

Áp dụng định luật 2 Newton ta có: $\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{a}$      (1)

Chiếu (1) lên hai trục Ox, Oy ta có:

$\left\{\begin{array}{l}Ox:P_x-F_{ms}=m.a_x=m.a\\ Oy:N-P_y=0\end{array}\right.\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}mg\sin \alpha -\mu .N=ma\\ N=P_y=mg\cos \alpha \end{array}\right.$

$\Rightarrow mg\sin \alpha -\mu .mg\cos \alpha =m.a$

$\Rightarrow a=g\sin \alpha -\mu gcos\alpha =9,8.sin{30}^o-0,3.9,8.\cos {30}^o=2,35\left(m/s^2\right).$

Quãng đường vật đi được sau 2s: $s=\frac{1}{2}a{t}^2=\frac{1}{2}.2,{35.2}^2=4,7\left(m\right).$ 

Bài tập 3 trang 82 Vật Lí 10: Một học sinh dùng dây kéo một thùng sách nặng 10 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang. Dây nghiêng một góc chếch lên 30^o so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa đáy thùng và mặt sàn là µ = 0,2 (lấy g = 9,8 m/s²). Hãy xác định độ lớn của lực kéo để thùng sách chuyển động thẳng đều.

Lời giải:

Coi thùng như một chất điểm (hình vẽ), các lực tác dụng vào vật gồm: trọng lực$\overrightarrow{P}$ , phản lực $\overrightarrow{N}$, lực ma sát trượt ${\overrightarrow{F}}_{{}_{ms}}$, lực kéo $\overrightarrow{F}.$ 

Áp dụng định luật 2 Newton ta có: $\overrightarrow{F}+\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{a}$      (1)

Chiếu (1) lên hai trục Ox, Oy ta có:

$\left\{\begin{array}{l}Ox:F.\cos \alpha -F_{ms}=m.a_x\\ Oy:F.\sin \alpha +N-P=m.a_y\end{array}\right.$             (2)

Do vật chuyển động thẳng đều nên $a_x=a_y=0.$            (3)

Từ (2) và (3):

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}F\cos \alpha -\mu .N=0\\ N=mg-F\sin \alpha \end{array}\right.$ 

$\Rightarrow F\cos \alpha -\mu .\left(mg-F\sin \alpha \right)=0$

$\Rightarrow F=\frac{\mu mg}{\cos \alpha +\mu \sin \alpha }=20,3\left(N\right).$

Bài tập 4 trang 82 Vật Lí 10: Hai vật có khối lượng lần lượt là m₁ = 5 kg và m₂ = 10 kg được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn và được đặt trên một mặt sàn nằm ngang. Kéo vật 1 bằng một lực $\overrightarrow{F}$ nằm ngang có độ lớn F = 45 N. Hệ số ma sát giữa mỗi vật và mặt sàn là µ = 0,2. Lấy g = 9,8 m/s². Tính gia tốc của mỗi vật và lực căng của dây nối.

Lời giải:

Vì hai vật được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn nên hai vật chuyển động với cùng gia tốc a.

Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn trên hình vẽ:

Ta có T₁ = T₂ .

Áp dụng định luật 2 Newton cho hệ 2 vật ta có:

$\overrightarrow{F}+\overrightarrow{F_{ms1}}+\overrightarrow{F_{ms2}}+\overrightarrow{P_1}+\overrightarrow{P_2}+\overrightarrow{N_1}+\overrightarrow{N_2}+\overrightarrow{T_1}+\overrightarrow{T_2}=\left(m_1+m_2\right).\overrightarrow{a}$      (1)

Chiếu (1) lên trục Ox ta có:

$F-F_{ms1}-F_{ms2}-T_1+T_2=\left(m_1+m_2\right)a$      

$\Rightarrow F-\mu m_{1}g-\mu m_{2}g=\left(m_1+m_2\right)a$ 

$\Rightarrow a=\frac{F-\mu g\left(m_1+m_2\right)}{m_1+m_2}=1,04\left(m/s^2\right).$

Áp dụng định luật 2 Newton cho vật 1 ta có:

$\overrightarrow{F}+\overrightarrow{F_{ms1}}+\overrightarrow{P_1}+\overrightarrow{N_1}+\overrightarrow{T_1}=m_1.\overrightarrow{a}$                                               (2)

Chiếu (2) lên trục Ox ta có:

$F-\mu m_{1}g-T_1=m_{1}a$       

$\Rightarrow T_1=F-\mu m_{1}g-m_{1}a=30\left(N\right)=T_2.$