Lý thuyết Bài tập vận dụng định luật II Newton

1 222 lượt xem


Phương pháp động lực học

- Chọn hệ qui chiếu gắn với vật (thông thường chọn hệ trục tọa độ Oxy có gốc O tại vị trí của vật, trục Ox trùng với phương chuyển động của vật, trục Oy có phương vuông góc với phương chuyển động).

- Phân tích các lực tác dụng vào vật hoặc hệ vật theo hệ trục tọa độ Oxy.

- Áp dụng định luật II Niuton: F1+F2+F3+...=ma

- Chiếu phương trình định luật II Niuton lên các trục tọa độ Ox và Oy.

{F+1xF+2xF+3x.=m.a(1)F+1yF+2yF+3y.=0(2)

Giải các phương trình (1), (2) để tìm a, F,…..

- Kết hợp với các phương trình động học của chuyển động thẳng biến đổi đều để suy ra các đại lượng cần tìm:

+ v=v0+at

+ s=v0t+12at2

+ v2v20=2as

Ví dụ 1: Ô tô khối lượng 4 tấn đang chuyển động với vận tốc 5 m/s thì tăng tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau khi đi thêm được 50 m thì đạt vận tốc 15 m/s. Tính lực kéo của động cơ trong khoảng thời gian tăng tốc, biết hệ số ma sát trượt của mặt đường là 0,05 và g = 10 m/s2.

A. 10 000 N.

B. 1000 N.

C. 2000 N.

D. 20 000 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của xe

Các lực tác dụng lên xe gồm FK,Fms,P,N có phương và chiều như hình vẽ.

Viết phương trình định luật II Niu - ton:

FK+Fms+P+N=ma (1)

Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy

Ox: FK – Fms = ma Þ FK = mN + ma (2)

Oy: N – P = 0 Þ N = P = mg (3)

Ta có: v2v20=2asa=v2v202s=152522.50=2 m/s2 (4)

Thay (4) và (3) vào (2) ta tính được Fk = 0,05.4000.10 + 4000.2 = 10 000 N

Ví dụ 2: Một vật có khối lượng m = 10 kg, chịu tác dụng của lực kéo FK hợp với phương ngang một góc 300 và lực ma sát có hệ số ma sát µ = 0,2. Lấy g = 10m/s2. Biết vật chuyển động nhanh dần trên mặt ngang không vận tốc đầu, sau khi đi được 100 m vật đạt vận tốc 20 m/s. Lực kéo tác dụng lên vật có độ lớn là:

A. 44,1 N.

B. 41,4 N.

C. 14,4 N.

D. 11,4 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của vật

Các lực tác dụng lên vật gồm FK,Fms,P,N có phương và chiều như hình vẽ.

Viết phương trình định luật II Niuton:

FK+Fms+P+N=ma (1)

Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy

Ox: FK.cosa – Fms = ma    (2)

Oy: N + FK.sina  – P = 0  (3)

Từ (2) và (3) suy ra: FK=μmg+macosα+μ.sinα

Ta có: v2v20=2asa=v2v202s=202022.100=2m/s2

FK=0,2.10.10+10.2cos300+0,2.sin30=41,4N

1 222 lượt xem