Bài tập Bài 19. Lực cản và lực nâng có đáp án

a) Theo em, độ lớn của lực cản phụ thuộc vào hình dạng (diện tích tiếp xúc) và tốc độ của vật.

b)

- Thí nghiệm chứng minh lực cản phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của vật với không khí.

Ta lấy 2 tờ giấy giống hệt nhau, 1 tờ giấy vo tròn, 1 tờ giấy để phẳng cùng thả ở độ cao h. Quan sát quá trình vật rơi ta thấy, tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn tờ giấy để phẳng, do tờ giấy để phẳng có diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí lớn hơn nên chịu lực cản không khí lớn hơn và rơi chậm hơn tờ giấy vo tròn.

- Thí nghiệm chứng minh lực cản phụ thuộc vào tốc độ của vật.

Khi ta đi nhanh trên đường bằng xe máy ta thấy gió tạt vào mặt mạnh hơn khi ta đi chậm trên đường bằng chiếc xe đạp.

Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn. Vì:

- Hình dạng của xe A mềm mại hơn, có dạng hình khí động học giúp diện tích mặt tiếp xúc với không khí nhỏ hơn.

- Với cùng một loại động cơ, cùng khối lượng, đi cùng quãng đường và cùng một tốc độ thì ô tô A tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với ô tô B.

Ví dụ 1: Vận động viên đua xe đạp khi cần tăng tốc họ thường gập người về phía trước để giảm lực cản của không khí lên cơ thể, cũng như mũ của họ cũng có hình dạng đặc biệt.

Ví dụ 2: Nếu chạy xe máy với tốc độ 50 km/h thì bị gió tạt vào mặt làm rát mặt, còn nếu chạy 20 km/h thì không có cảm giác gió tạt vào mặt.

Vật chuyển động trong nước có hình dạng phần đầu thon, nhỏ - đó là hình dạng khí động học.

Vật có hình dạng đó khi chuyển động trong nước sẽ làm giảm lực cản của nước đáng kể lên vật, giúp vật chuyển động với tốc độ nhanh hơn.

Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung mà không bị rơi xuống đất do trọng lực bởi vì khi bay, ngoài trọng lực chuồn chuồn còn chịu tác dụng của lực nâng không khí.

Chuồn chuồn có thể thay đổi lực nâng bằng cách bay nghiêng hoặc đập cánh.

Các lực tác dụng lên một khinh khí cầu đang lơ lửng trong không khí được biểu diễn như sau:

Đổi 500 tấn = 5.10$^{5}$ kg.

Máy bay đang bay ngang với tốc độ không đổi. Khi đó:

Lực nâng có độ lớn bằng trọng lực và bằng:

F$_{nâng}$ = P = 9,8.5.10$^{5}$ = 49.10$^{5}$ N

Những điểm khác biệt giữa lực cản và lực nâng:

- Lực cản phụ thuộc vào hình dạng và tốc độ của vật. Khi xe chạy với tốc độ cao thì lực cản tác dụng lên xe lớn, muốn giảm lực cản này ta cần thay đổi hình dạng của xe. Các kĩ sư đã nghiên cứu và chứng minh được rằng, xe được thiết kế hình con thoi sẽ giảm được lực cản nhiều nhất. Do đó, các phương tiện giao thông tốc độ cao cần có hình con thoi.

Khi máy bay cất cánh, phần trước máy bay hướng lên, khi đó lực nâng tăng dần, giúp cho máy bay chuyển động lên cao hơn. Ngược lại khi máy bay hạ cánh thì phần đầu máy bay hơi hướng xuống, lực nâng khi đó giảm dần giúp cho máy bay hạ thấp độ cao dần dần cho đến khi tiếp xúc với đường băng.

Máy bay cất cánh

Máy bay hạ cánh