Bài 24.5 trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một máy bay khối lượng 3000 kg khi cất cánh phải mất 80 s để bay lên tới độ cao 1500 m. Lấy g = 9,8 m/s². Xác định công suất của động cơ máy bay. Cho rằng công mà động cơ máy bay sinh ra lúc này chủ yếu là để nâng máy bay lên cao.

Hướng dẫn trả lời:

Lực nâng máy bay lên cao phải có độ lớn bằng trọng lượng của máy bay :

F = P = mg = 3000.9,8 = 29400 N

Do đó, động cợ máy bay phải thực hiện công :

A = Fh = 29400.1500 ≈ 44.106 J

Suy ra công suất của động cơ máy bay : \(P = {A \over t} = {{{{44.10}^6}} \over {80}} = 550(kW)\)

Bài 24.6 trang 57 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một thang máy trọng lượng 10000 N có thể nâng được trọng lượng tối đa là 8000 N. Cho biết lực ma sát cản trở chuyển động của thang máy là 2000 N. Xác định công suất tối thiểu của động cơ thang máy để có thể nâng được trọng lượng tối đa lên cao với vận tốc không đổi là 2,0 m/s.

Hướng dẫn trả lời:

Do thang máy chuyển động đểu, nên lực kéo của động cơ thang máy phải có độ lớn :

F = P + F_ms = (10000 + 8000) + 2000 = 20000 N

Suy ra động cơ thang máy phải có công suất tối thiểu :  \(P = {A \over t} = {{Fs} \over t}\)

Thay v = s/t, ta tìm được : P = Fv = 20000.2,0 = 40 kW.

Bài 24.7 trang 57 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Để kéo một vật khối lượng 80 kg lên xe ô tô tải, người ta dùng tấm ván dài 2,5 m, đặt nghiêng 30° so với mặt đất phẳng ngang, làm cầu nối với sàn xe. Biết lực kéo song song với mặt tấm ván và hệ số ma sát là 0,02. Lấy g ≈ 10 m/s². Xác định công của lực kéo trong hai trường hợp :

a) Kéo vật chuyển động thẳng đều.

b) Kéo vật chuyển động thẳng với gia tốc 1,5 m/s².

Hướng dẫn trả lời:

Chọn chiều chuyển động của vật m là chiều dương. Phương trình của định luật II Niu-tơn đối với vật m chuyển động trên mặt phẳng nghiêng  như hình vẽ có dạng:

ma = F – P₁ - F_ms

Với P₁ = mg.sin 30⁰ ≈ 400 N.

F_ms = µN = µmgcos 30⁰ ≈ 13,8 N.

a. Khi vật chuyển động thẳng đều: a = 0, lực kéo có độ lớn:

F  = P₁ + F_ms ≈ 413,8 N

Do đó, công của lực kéo: A = Fs = 413,8.2,5 = 1034,5 J.

b. Khi vật chuyển động với gia tốc a = 1,5 m/s², lực kéo có độ lớn:

 F = P₁ + F_ms+ ma ≈ 413,8 + 80.1,5 = 533,3 N

Công của lực kéo: A = Fs = 533,8.2,5 = 1334,5 J

Bài 24.8 trang 57 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một người dùng sợi dây kéo một chiếc hòm khối lượng 100 kg trên mặt sàn phẳng ngang để dời nó đi một đoạn 5 m. Biết hệ số ma sát là 0,2 và phương lực kéo hợp với mặt sàn góc 30°. Lấy g = 10 m/s². Xác định công tối thiểu mà người này phải thực hiện để dịch chuyển chiếc hòm.

Hướng dẫn trả lời:

Lực kéo \(\overrightarrow F \)  được phân tích thành hai thành phần : \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} \)

Thành phần lực \(\overrightarrow F_1 \) hướng song song với mặt sàn, với F₁ = F cosα, có tác dụng dịch chuyển chiếc hòm trên mặt sàn.

Thành phần lực \(\overrightarrow F_2 \) hướng vuông góc với mặt sàn, với F₂ = Fsinα, có tác dụng làm giảm áp lực nén lên mặt sàn.

Trường hợp này, lực ma sát \(\overrightarrow {{F_{ms}}} \) giữa mặt sàn và đáy hòm có độ lớn :

F_ms = µN = µ(P - F₂) = µ(mg - F sinα)

Muốn dịch chuyển được chiếc hòm trên mặt sàn thì thành phần lực  \(\overrightarrow F_1 \) phải có độ lớn tối thiểu bằng độ lớn của lực ma sát, tức là :

F₁ = F_ms => Fcosα = µ(mg - F sinα)

Suy ra :  \(F = {{\mu mg} \over {\cos {{30}^0} + \mu \sin {{30}^0}}} \approx {{0,2.100.10} \over {0,87 + 0,2.0,5}} \approx 206(N)\)

Như vậy, người này phải thực hiện công tối thiểu bằng:

A = F₁s = Fs cos 30° ≈ 206.0,87.5,0 ≈ 896 J

Giaibaitap.me