Bài IV.5 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h trên đoạn đường phẳng ngang thì hãm phanh và tiếp tục chạy thêm được quãng đường dài 10 m. Coi lực ma sát giữa lốp ô tô và mặt đường khi hãm phanh là không đổi. Nếu trước khi hãm phanh, ô tô đang chạy với vận tốc 100 km/h thì ô tô sẽ tiếp tục chạy thêm được quãng đường dài bao nhiêu ?

Hướng dẫn trả lời:

Áp dụng công thức về độ biến thiên động năng:

\({{m{v^2}} \over 2} - {{mv_0^2} \over 2} = A\)

Thay v = 0 và A = - F_mss, ta tìm được:  \(s = {{mv_0^2} \over {2{F_{ms}}}}\)

Vì F_ms và m không thay đổi, nên s tỉ lệ với v₀², tức là

\({{{s_2}} \over {{s_1}}} = {\left( {{{{v_{02}}} \over {{v_{01}}}}} \right)^2} = > {s_2} = 4.{\left( {{{90} \over {30}}} \right)^2} = 36(m)\)

Bài IV.6 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một vật khối lượng 500 kg móc ở đầu sợi dây cáp của một cần cẩu và được kéo thẳng đứng từ mặt đất lên phía trên với sức căng không đổi. Khi tới độ cao 4,5 m thì vật đạt được vận tốc 0,60 m/s.

a) Xác định lực căng của sợi dây cáp. Lấy g = 9,8 m/s².

b) Nếu sợi dây cáp chỉ chịu được lực căng tối đa là 6000 N, thì ở cùng độ cao nêu trên vật có thể đạt được vận tốc bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn trả lời:

a) Vật nặng chịu lực căng \(\overrightarrow T \) (ngoại lực) tác dụng, chuyển động từ mặt đất lên tới độ cao h = 10 m và đạt được vận tốc v = 0,5 m. Trong trường hợp này, độ biến thiên cơ năng của vật có giá trị bằng công do ngoại lực thực hiện, nên ta có :

\({{m{v^2}} \over 2} + mgh = Th\)

suy ra lực căng của sợi dây cáp :

\(T = m\left( {{{{v^2}} \over {2h}} + g} \right) \approx 500\left( {{{0,{{60}^2}} \over {2.4,5}} + 9,8} \right) = 4920(N)\)

b) Nếu dây cáp chịu được lực căng tối đa T_max = 6000 N > 4920 N, thì ở cùng độ cao nêu trên vật có thể đạt được vận tốc tối đa v_max sao cho :

\({{mv_{\max }^2} \over 2} + mgh = {T_{\max }}h\)

Suy ra:  \({v_{\max }} = \sqrt {{{2h} \over m}\left( {{T_{\max }} - mg} \right)} = \sqrt {{{2.4,5} \over {500}}\left( {6000 - 500.9,8} \right)} \approx 14(m/s)\)

Bài IV.7 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Hai vật nặng có khối lượng lần lượt là m₁ = 2 kg và m₂ = 1 kg được móc vào hai đầu của một sợi dây vắt ngang qua một ròng rọc : vật m₁ treo thẳng đứng, vật m₂ nằm trên mặt phẳng nghiêng một góc α = 30° như hình IV.l. Ban đầu hệ vật được giữ đứng yên, sau đó thả nhẹ cho hệ vật chuyển động. Bỏ qua lực ma sát, lực cản, khối lượng của ròng rọc và dây treo. Lấy g ≈ 10 m/s². Xác định động năng của hệ vật khi vật m₁ đi xuống phía dưới được một đoạn 50 cm.

Hướng dẫn trả lời:

Hệ hai vật m₁ và m₂ chuyển động trong trọng trường, chỉ chịu tác dụng của trọng lực, nên cơ năng của hệ vật bảo toàn.

Vật m₁, có trọng lượng P₁ = m₁g ≈ 20 N và vật m₂ có trọng lượng P₂ = m₂g ≈ 1.10 = 10 N. Vì sợi dây nối hai vật này không dãn và P₁ > P₂, nên vật m₁ chuyển động, thẳng đứng đi xuống và vật m₂ bị kéo trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng với cùng đoạn đường đi và vận tốc. Như vậy, khi vật m₁ đi xuống một đoạn h thì thế năng của nó giảm một lượng W_t1 = m₁gh, đồng thời vật m₂ cũng trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng một đoạn h nên độ cao của nó tăng thêm một lượng hsinα và thế năng cũng tăng một lượng W_t2 = m₂gh.

Theo định luật bảo toàn cơ năng, độ tăng động năng của hệ vật chuyển động trong trọng trường bằng độ giảm thế năng của hệ vật đó, tức là :

ΔW_đ = - ΔW_t

=>  \({1 \over 2}\left( {{m_1} + {m_2}} \right){v^2} = {m_1}gh - {m_2}gh\sin \alpha \)

Suy ra :  \({{\rm{W}}_d} = {1 \over 2}\left( {{m_1} + {m_2}} \right){v^2} = gh\left( {{m_1} - {m_2}\sin {{30}^0}} \right)\)

 Thay số, ta tìm được động năng của hệ vật khi vật m₁  đi xuống phía dưới một đoạn h = 50 cm :

W_đ = 10.50.10^-2.(2 - 1.0,5) = 7,5 J

Giaibaitap.me