Bài tập Bài 10. Ba định luật Newton về chuyển động có đáp án

Các lực mà em đã biết:

- Trọng lực

- Lực hấp dẫn

- Lực cản của nước, của không khí

- Lực ma sát

- Lực đàn hồi

- Nhận định: Một vật nếu không chịu tác dụng của lực nào (vật tự do) thì vật đó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi.

- Giải thích: Các vật tự do trên thực tế có thể là các vật đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang hay các vệ tinh nhân tạo chuyển động đều quanh Trái Đất, … Sở dĩ các vật tự do đó tồn tại được là vì không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực nhưng tổng hợp lực bằng không.

Ví dụ: Một chiếc tủ lạnh đang đứng yên trên nền nhà, ta dùng tay đẩy tủ một lực vừa đủ nhưng chiếc tủ vẫn đứng yên mà không chuyển động.

Chứng tỏ lực không phải là nguyên nhân của chuyển động.

Nhìn vào hình vẽ thấy khoảng cách của quả bóng và người quan sát gần như không thay đổi nên có thể nhận định quả bóng đứng yên so với người quan sát đứng ở sân ga.

Do quả bóng ban đầu đứng yên nên nó có xu hướng giữ nguyên trạng thái đó, khi tàu chuyển động về phía trước thì bóng có xu hướng chuyển động về phía sau so với tàu, nên người quan sát thấy quả bóng gần như đứng yên so với mình.

Vẽ đồ thị:

a) Đồ thị 1 có dạng đường thẳng.

b) Khi khối lượng của vật không đổi, gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng.

- Gia tốc của vật có cùng hướng với lực tác dụng lên vật.

- Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Tổng khối lượng của xe con m$_{0}$ = 320,0 g.

Khối lượng của mỗi gia trọng m* = 20,0 g, lực kéo

Vẽ đồ thị 2

a) Đồ thị 2 có dạng đường thẳng

b) Gia tốc của vật có mối liên hệ tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật khi lực tác dụng vào vật không đổi.

Công thức định luật II Newton: $\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}$

Khi lực tác dụng vào vật không đổi, nếu vật có khối lượng càng lớn thì gia tốc càng nhỏ, tức là độ thay đổi vận tốc càng nhỏ, nghĩa là vật có quán tính càng lớn và ngược lại.

Ví dụ: trường hợp kéo một bao gạo và một bao trấu có khối lượng khác nhau (khối lượng bao gạo coi như lớn hơn khối lượng bao trấu) với hai lực có độ lớn tương đương, bao gạo sẽ khó di chuyển hơn so với bao trấu.

Khi xe dừng lại, tốc độ của xe bằng 0

Đổi: 90 km/h = 25 m/s

Gia tốc của xe khi hãm phanh: $a=\frac{{v}^{2}-{v}_{0}^{2}}{2s}=\frac{{0}^{2}-{25}^{2}}{2.70}=-4{,}46\ m/{s}^{2}$

Lực cản tối thiểu: ${F}_{c}=ma=2500.(-4{,}46)=-11150\ N$

Dấu “-“ cho biết đây là lực cản, ngược chiều chuyển động của xe, có tác dụng làm cho xe dừng lại.

Hình 10.12: thùng hàng chuyển động trong trường hợp a và b là giống nhau, vì lực tác dụng có độ lớn bằng nhau, cùng hướng, vật có khối lượng giống nhau.

Hình 10.13: quyển sách chuyển động theo 2 hướng khác nhau (theo hướng của các lực).

Hình 10.4a) Lực nâng của tay vận động viên tác dụng vào tạ và lực hút của Trái Đất tác dụng vào tạ là cặp lực bằng nhau.

Hình 10.4b) Lực hút của Trái Đất tác dụng lên tên lửa và phản lực từ khí phía sau tác dụng lên tên lửa là cặp lực không bằng nhau.

a) Khi ta đấm (tác dụng lực) vào bao cát thì tay ta có chịu lực tác dụng: đó là phản lực từ bao cát tác dụng ngược lại tay ta, làm cho ta có cảm giác đau.

b) Khi đưa hai cực cùng tên của hai nam châm thẳng lại gần nhau thì lực tác dụng lên từng nam châm là lực đẩy.

Ví dụ những hiện tượng trong đời sống liên quan đến định luật III Newton:

- Hiện tượng con người, động vật, xe cộ, … di chuyển đi lại được là do có lực ma sát giữa bàn chân (bánh xe) xuống mặt đất có chiều về phía sau, mặt đất tác dụng ngược lại một lực cùng phương, ngược chiều, lực đó giúp con người, động vật, xe cộ di chuyển được.

- Trong thể thao, vận động viên đánh tennis khi đập mặt vợt vào bóng thì làm bóng chuyển động, đồng thời bóng tác dụng ngược lại vào mặt vợt một lực làm mặt vợt bị biến dạng.

Theo định luật I Newton, vật đang chuyển động sẽ có xu hướng bảo toàn trạng thái chuyển động cũ.

- Khi bị vấp ngã, phần cơ thể bên dưới bị giữ lại do chướng ngại vật, phần cơ thể phía trên vẫn có xu hướng bảo toàn trạng thái chuyển động nên sẽ bị đổ người về phía trước.

- Tương tự khi bị trượt chân, người vẫn có xu hướng giữ nguyên vận tốc cũ nên chân sẽ trượt về phía trước, do mất thăng bằng nên người sẽ đổ về phía sau.

Đổi đơn vị: 300 tấn = 300000 kg, 440 kN = 440000 N, 285 km/h = 79,2 m/s

Gia tốc của máy bay: $a=\frac{F}{m}=\frac{440000}{300000}=1{,}47\ m/{s}^{2}$

Độ dài tối thiểu của đường băng: $s=\frac{{v}^{2}-{v}_{0}^{2}}{2a}=\frac{79,{2}^{2}-{0}^{2}}{2.1{,}47}=2133{,}6\ m$

- Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên vật, có điểm đặt tại tâm vật, phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. Phản lực là $\overrightarrow{P'}$ là lực hút của vật tác dụng lên trái đất, có điểm đặt tại tâm trái đất, phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên.

- Phản lực $\overrightarrow{N}$ là phản lực của mặt bàn tác dụng lên vật, có điểm đặt tại vật, phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên. Áp lực $\overrightarrow{Q}$ của vật tác dụng lên bàn chính là phản lực của $\overrightarrow{N}$ , có điểm đặt tại bàn, phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.