Giải bài tập SGK Vật lý 10 Nâng cao Bài 15: Định luật II Niu-tơn

Câu nào sau đây là đúng ?

A. Không có lực tác dụng thì các vật không thể chuyển động được.

B. Một vật bất kì chịu tác dụng của một lực có độ lớn tăng dần thì chuyển động nhanh dần.

C. Một vật có thể chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực mà vẫn chuyển động thẳng đều.

D. Không vật nào có thể chuyển động ngược chiều với lực tác dụng lên nó.

Phương pháp giải

Khi tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 thì vật sẽ chuyển động thẳng đều

Hướng dẫn giải

- Một vật có thể chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực mà vẫn chuyển động thẳng đều khi hợp lực bằng 0

- Chọn C

Một vật có khối lượng 2,5 kg, chuyển động với gia tốc 0,05 m/s². Tính lực tác dụng vào vật.

Phương pháp giải

Tính lực tác dụng vào vật theo công thức: F=ma

Hướng dẫn giải

m = 2,5 kg; a = 0,05 (m/s²);

Hợp lực tác dụng vào vật F=ma=2,5.0,05=0,125(N)

Một vật có khối lượng 50kg, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi được 50 cm thì có vận tốc 0,7 m/s. Tính lực tác dụng vào vật.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: F=mv²/2S để tính lực tác dụng

Hướng dẫn giải

- Ta có: m=50kg; v₀=0; S=50cm=0,5m; v=0,7(m/s)

- Theo định luật II Niuton: F=ma

- Mặt khác: v²−v₀²=2aS

- Lực tác dụng vào vật là:

F=mv²/2S=50.0,72/2.0,5=24,5(N)

Một máy bay phản lực có khối lượng 50 tấn, khi hạ cánh chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,5 m/s². Hãy tính lực hãm. Biểu diễn trên cùng một hình các vectơ vận tốc, gia tốc và lực.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: F_h=ma để tính lực hãm của máy bay

- Biểu diễn lực như hình vẽ bên dưới

Hướng dẫn giải

- Độ lớn lực hãm là:

F_h=ma=50.10³.0,5=2,5.10⁴(N)

- Biểu diễn trên cùng một hình vectơ vận tốc, gia tốc và lực:

Có hai vật , mỗi vật bắt chuyển động dưới tác dụng của một lực. Hãy chứng minh rằng những quãng đường mà hai vật đi được trong cùng một thời gian sẽ:

- Tỷ lệ thuận với các lực tác dụng nếu khối lượng của hai vật bằng nhau.

- Tỷ lệ nghịch với các khối lượng nếu hai lực có độ lớn bằng nhau.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: S= t²/2.a = t²/2.F/m rút ra tỉ lệ:

S₁/S₂= F₁/F₂.m₂/m₁ 

⇒ quãng đường đi được tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng vật

Hướng dẫn giải

- Ta có:

v₀=0 => S= t²/2.a = t²/2.F/m

+ S₁=t²/2.F₁/m₁

+ S₂=t²/2.F₂/m₂

=>S₁/S₂= F₁/F₂.m₂/m₁

- Nếu \({m_2} = {m_1}{\rm{\;thì \;}}\frac{{{S_1}}}{{{S_2}}} = \frac{{{F_1}}}{{{F_2}}}\) 

⇒ quãng đường hai vật đi được tỉ lệ thuận các lực tác dụng.

- Nếu \({F_2} = {F_1}{\rm{\;thì \;}}\frac{{{S_1}}}{{{S_2}}} = \frac{{{m_2}}}{{{m_1}}}\)

=> quãng đường hai vật đi được tỉ lệ nghịch với các khối lượng.

Một ô tô không chở hàng có khối lượng 2 tấn, khởi hành với gia tốc 0,3 m/s². Ô tô khi chở hàng khởi hành với gia tốc 0,2 m/s². Biết rằng hợp lực tác dụng vào ô tô trong hai trường hợp đều bằng nhau. Tính khối lượng của hàng hóa trên xe.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: F=ma để tính lực khi ô tô không chở hàng

- Áp dụng công thức: F'= (M + m).a’ để tính lực khi ô tô chở hàng

- Cho hai lực bằng nhau và tính khối lượng theo công thức:

\(m = M\frac{a}{{a'}} - M\)

Hướng dẫn giải

- Gọi a là gia tốc của ô tô không chở hàng; a’ là gia tốc của ô tô khi chở hàng. Áp dụng định luật II Niuton cho hai trường hợp ta được:

+ Khi ô tô không chở hàng: F = M.a

+ Khi ô tô chở hàng, khối lượng hàng là m: F' = (M + m).a’

+ Vì hợp lực tác dụng vào ô tô trong hai trường hợp đều bằng nhau:

⇒ F=F'

⇒ M.a = (M + m).a’

\(\begin{array}{l} \Rightarrow m = M\frac{a}{{a'}} - M\\ = 2000.\frac{{0,3}}{{0,2}} - 2000 = 1000kg \end{array}\)

- Vậy khối lượng hàng hóa mà ô tô chở là 1 tấn.