Bài tập chủ đề 3 có đáp án

Tổng khối lượng của hệ (người + xe) là: m = 60 + 20 = 80 kg.

Gia tốc của hệ: $a=\frac{F}{m}=\frac{200}{80}=2{,}5\ m/{s}^{2}$

Vận tốc của xe sau 5 giây: $v={v}_{o}+at=0+2{,}5.5=12{,}5\ m/s$

(coi vận tốc ban đầu bằng 0)

- Công thức tính áp suất:$p=\frac{F}{S}$

+ Đơn vị lực F là N (niuton)

+ Đơn vị diện tích S là m$^{2}$

Đơn vị của áp suất là Pa, 1 Pa = 1 N/m$^{2}$.

- Công thức tính khối lượng riêng:$ρ=\frac{m}{V}$

+ Đơn vị khối lượng m là kg

+ Đơn vị thể tích V là m$^{3}$

Khối lượng riêng có đơn vị là kg/m$^{3}$.

a) Trọng lượng của thiết bị ở trên Mặt Trăng là:

P = mg = 70.1,6 = 112 N

b) Do trọng lực tác dụng lên thiết bị có phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới, lực nâng có phương thẳng đứng hướng từ dưới lên trên, nên 2 lực thành phần tác dụng lên thiết bị cùng phương nhưng ngược chiều.

Khi đó độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị là$F=|{F}_{n}-P|=|500-112|=388\ N$

c) Gia tốc của thiết bị là: $a=\frac{F}{m}=\frac{388}{70}=5{,}543\ m/{s}^{2}$

a) Một vật nằm ở đáy bể.

Các lực tác dụng lên vật gồm:

+ Trọng lực: có phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới.

+ Lực đẩy Ác si mét: có phương thẳng đứng, hướng từ dưới lên.

b) Quả táo rụng xuống đất.

Các lực tác dụng lên quả táo gồm:

+ Trọng lực: có phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới.

+ Lực cản không khí (lực ma sát): có phương thẳng đứng, hướng từ dưới lên.

c) Người ngồi trên xích đu.

+ Trọng lực: có phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới.

+ Phản lực của ghế xích đu: có phương thẳng đứng, hướng từ dưới lên.

a) Các lực tác dụng lên quả cầu gồm trọng lực và lực đẩy Ác si mét, áp lực của dầu.

Do ban đầu trọng lực có độ lớn lớn hơn lực đẩy Ác si mét và áp lực của dầu nên vật sẽ chuyển động nhanh.

b) Sau một thời gian quả cầu càng xuống sâu, nên áp suất càng tăng dẫn đến áp lực của dầu tác dụng lên quả cầu tăng, đến khi áp lực và lực đẩy Ác si mét cân bằng với trọng lực nên quả cầu chuyển động đều.

c) Nếu ống đủ cao khi đó quả cầu sẽ có đủ thời gian để duy trì trạng thái chuyển động. Theo định luật I Newton, vật đang chuyển động đều mà hợp lực tác dụng lên vật bằng không thì vật có xu hướng bảo toàn chuyển động tức là sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động đều đó, vận tốc của chuyển động đều là vận tốc cuối của nó.

a)

- Đối với thùng hàng sẽ có cặp lực – phản lực là: trọng lực và lực căng của sợi dây.

+ Trọng lực P của thùng hàng tác dụng vào dây treo, hướng xuống dưới.

+ Lực căng dây tác dụng vào thùng hàng, hướng lên trên.

- Đối với người sẽ có cặp lực – phản lực là: trọng lực và phản lực của mặt đất tác dụng lên người.

+ Trọng lực P của người tác dụng vào mặt đất tạo thành áp lực, hướng xuống dưới.

+ Phản lực N của mặt đất tác dụng lên người, hướng lên trên.

b) Thùng hàng chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây

c) Người chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của mặt đất và lực căng dây.

a) Áp suất ở đáy bể:$p={p}_{o}+ρgh=1,{01.10}^{5}+{10}^{3}.9{,}8.2{,}4=124520\ Pa$

b) Khi nhấc nắp thì nắp sẽ chịu tác dụng của áp lực của nước, muốn nhấc được nắp lên thì lực cần thiết phải lớn hơn hoặc bằng áp lực đó. $F=p.S=p.π.{R}^{2}=124520.π.0,{1}^{2}=3912\ N$

c) Phương án thiết kế bố trí ống thoát nước của bể bơi.

Nắp ống thoát nước đặt ở vị trí màu đen sẽ dễ dàng thoát nước hơn, vì áp lực của nước tác dụng lên nắp đen nhỏ hơn áp lực của nước tác dụng lên nắp xanh.

Thể tích quả cầu:$V=\frac{4}{3}π{r}^{3}=\frac{4}{3}π.0,{15}^{3}=0{,}014\ {m}^{3}$

Khối lượng quả cầu:$m=ρV=7850.0{,}014=109{,}9\ kg$

a) Giản đồ vectơ lực tác dụng lên thùng.

b) Từ hình vẽ phân tích trọng lực $\overrightarrow{P}$ thành 2 lực thành phần, $\overrightarrow{{P}_{x}}$ trên trục Ox, $\overrightarrow{{P}_{y}}$ trên trục Oy. Dựa vào kiến thức toán học tính được độ lớn các lực thành phần:${P}_{x}=P.\sin α=500.\sin {30}^{o}=250\ N$${P}_{y}=P.\cos α=500.\cos {30}^{o}=250\sqrt{3}\ N$

c) Lực pháp tuyến $\overrightarrow{N}$ của dốc lên thùng hàng không có tác dụng kéo thùng hàng xuống dốc, vì:

+ Khi phân tích lực pháp tuyến $\overrightarrow{N}$ trên các trục tọa độ thì trên trục Ox không có lực thành phần của mà toàn bộ sẽ ở trên trục Oy.

+ Thùng hàng chuyển động theo phương của trục Ox nên lực $\overrightarrow{N}$ không gây ra tác dụng lực lên phương chuyển động Ox.

d) Từ hình vẽ xác định được các lực tác dụng lên thùng hàng thỏa mãn định luật II Newton có biểu thức:$\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{F}_{ms}}+\overrightarrow{{P}_{x}}+\overrightarrow{{P}_{y}}=m\overrightarrow{a}$

Chiếu biểu thức trên lên 2 trục tọa độ đã chọn có: $\{\begin{matrix}Ox:{P}_{x}-{F}_{ms}=ma \\ Oy:N-{P}_{y}=0\end{matrix}\Rightarrow \{\begin{matrix}P.\sin α-μ.N=ma \\ N=P.\cos α\end{matrix}$

Do vật chuyển động trên trục Ox, trên trục Oy không có chuyển động nên gia tốc trên trục Oy bằng 0

Khi đó:

$P\sin α-μ.P.\cos α=ma$$\Rightarrow μ=\frac{g\sin α-a}{g\cos α}=\tan α-\frac{a}{g.\cos α}$

a) Ngẫu lực.

+ Là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng đặt vào một vật.

+ Có tác dụng làm quay chứ không làm cho vật tịnh tiến.

b) Mômen ngẫu lực.

Mômen của ngẫu lực chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa giá của hai lực, không phụ thuộc vào điểm đặt của mỗi lực tác dụng hay vị trí trục quay của vật.

Khi vật nặng được giữ cân bằng thì mômen của lực tác dụng bởi búi cơ bằng với mômen lực gây ra bởi trọng lượng của vật nặng đối với khớp khuỷu tay.

Suy ra:${M}_{1}={M}_{2}\Rightarrow {F}_{1}{d}_{1}={F}_{2}{d}_{2}$

Trong đó:

+ F$_{1}$ là lực tác dụng bởi búi cơ,

+ d$_{1}$ là khoảng cách từ giá của lực F$_{1}$ đến khớp khuỷu tay (chính là trục quay).

+ F$_{2}$ là trọng lực do Trái Đất tác dụng lên vật nặng (chính là trọng lượng của vật nặng)

+ d$_{2}$ là khoảng cách từ giá của lực F$_{2}$ đến khớp khuỷu tay.

Thay số ta được: ${F}_{1}.4=50.35\Rightarrow {F}_{1}=437{,}5\ N$

Độ lớn của lực sinh ra bởi búi cơ là 437,5 N.