7. Bài tập chủ đề 3

Phương pháp giải:

- Sử dụng biểu thức định luật II Niuton: F = m.a

- Sử dụng công thức tính vận tốc: \(v = {v_0} + at\)

Lời giải chi tiết:

Xe đạp đi với gia tốc là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{200}}{{60 + 20}} = 2,5\left( {m/{s^2}} \right)\)

Vận tốc của xe đạp sau 5,00 s là:

\(v = {v_0} + at = 0 + 2,5.5 = 12,5\left( {m/s} \right)\)

Phương pháp giải:

Sử dụng bảng sau:

Lời giải chi tiết:

- Áp suất: \(p = \frac{F}{S}\)

+ F: đơn vị N

+ S: đơn vị \({m^2}\)

=> Đơn vị p là \(N/{m^2} = Pa\)

- Khối lượng riêng: \(\rho  = \frac{m}{V}\)

+ m: đơn vị kg

+ V: đơn vị \({m^3}\)

=> Đơn vị của \(\rho \) là \(kg/{m^3}\)

Phương pháp giải:

- Sử dụng công thức: P = mg

- Sử dụng công thức tổng hợp hai lực cùng phương, ngược chiều.

- Sử dụng biểu thức định luật II Niuton.

Lời giải chi tiết:

a)

Trọng lượng của thiết bị này khi ở trên Mặt Trăng là:

\(P = m.g = 70,0.1,60 = 112N\)

b)

Ta có:

- Lực nâng của động cơ: \({F_n} = 500N\)

- Lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị: P = 112 N

Hai lực này cùng phương, ngược chiều.

- Tổng hợp lực nâng của động cơ và lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị là:

\(F = {F_n} - P = 500 - 112 = 388N\)

c)

Gia tốc của thiết bị khi cất cánh từ bề mặt Mặt Trăng là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{388}}{{70}} = 5,53\left( {m/{s^2}} \right)\)

Phương pháp giải:

Phân tích các lực tác dụng lên vật.

Lời giải chi tiết:

a)

Một vật nằm ở đáy bể chịu tác dụng của:

+ Trọng lực: hướng thẳng đứng xuống dưới

+ Lực nâng của nước: hướng thẳng đứng lên trên

b)

Quả táo rụng xuống đất chịu tác dụng của lực hút Trái đất hướng thẳng đứng xuống dưới.

c)

Người ngồi trên xích đu chịu tác dụng của:

+ Trọng lực: hướng thẳng đứng xuống dưới

+ Lực nâng: hướng thẳng đứng lên trên

+ Lực đẩy: nằm ngang, hướng về phía trước

+ Lực ma sát: nằm ngang, hướng về phía sau

Lời giải chi tiết:

a) Lúc đầu quả cầu tăng tốc do trọng lực lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét,.

b) Sau một thời gian thì quả cầu chuyển động đều vì lúc này quả cầu đã ngập trong dầu, lực đẩy cân bằng với trọng lực.

c) Nếu ống đủ cao thì vận tốc khi quả cầu chuyển động đều là vận tốc cuối của nó vì khi đó quả cầu sẽ có đủ thời gian để duy trì trạng thái chuyển động.

Phương pháp giải:

Phân tích các lực tác dụng lên vật.

Lời giải chi tiết:

a)

- Trọng lực P tác dụng lên thùng hàng và lực căng T của sợi dây (lực kéo của người)

- Trọng lực P tác dụng lên người và phản lực N tác dụng lên người

- Lực kéo của người tác dụng lên sợi dây và lực căng T của sợi dây tác dụng lên người.

b)

Các lực tác dụng lên thùng hàng gồm trọng lực P và lực căng của dây (lực kéo của người).

c)

Các lực tác dụng lên người:

Phương pháp giải:

- Sử dụng công thức: \(p = {p_0} + \rho gh\)

- Sử dụng công thức: \(p = \frac{F}{S}\)

Lời giải chi tiết:

a)

Áp suất lớn nhất tác dụng lên mỗi điểm ở đáy bể bơi là:

\(p = {p_0} + \rho gh = 1,{01.10^5} + 1,{00.10^3}.10.2,4 = 1,{25.10^5}\left( {Pa} \right)\)

b)

Diện tích của nắp ống thoát nước hình tròn là:

\(S = \pi {r^2} = \pi .0,{1^2} = 0,01\pi \left( {{m^2}} \right)\)

Lực cần thiết để nhấc nắp này lên là:

\(F = p.S = 1,{25.10^5}.0,01\pi  = 1250\pi  \approx 3927\left( N \right)\)

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: \(p = mg = \rho Vg\)

Lời giải chi tiết:

Thể tích của quả cầu thép là:

\(V = \frac{4}{3}\pi {r^3} = \frac{4}{3}\pi .0,{15^3} = 0,014\left( {{m^3}} \right)\)

Khối lượng của quả cầu thép là:

\(m = \rho V = 7850.0,014 = 110\left( {kg} \right)\)

Phương pháp giải:

- Phân tích các lực tác dụng lên vật

- Chiếu các lực lên các trục tọa tọa độ

Lời giải chi tiết:

a)

Giản đồ vectơ các lực tác dụng lên thùng hàng:

b)

Ta có:

\({P_x} = P.\sin \alpha  = 500.\sin {30^0} = 250N\)

\({P_y} = P.\cos \alpha  = 500.\cos {30^0} = 500.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = 250\sqrt 3 N\)

c)

Lực pháp tuyến của dốc lên thùng hàng không có tác dụng kéo thùng hàng xuống dốc vì nó cân bằng với thành phần \(\overrightarrow {{P_y}} \) của trọng lực.

d)

Chiếu các lực tác dụng lên trục Ox ta được:

\({F_k} - {F_{ms}} = ma \Leftrightarrow {F_k} - \mu N = ma\)                    (1)

Chiếu các lực tác dụng lên trục Oy ta được:

\(N - P.\cos \alpha  = 0 \Leftrightarrow N = P.\cos \alpha  = 250\sqrt 3 N\)                (2)

Thay vào  (1) ta được:

\(250 - \mu .250\sqrt 3  = \frac{{500}}{{10}}.2,00\)

\( \Leftrightarrow \mu  = \frac{{150}}{{250\sqrt 3 }} = \frac{{\sqrt 3 }}{5} \approx 0,346\)

Vậy hệ số ma sát trượt giữa mặt dốc và thùng hàng là 0,346.

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết về ngẫu lực và mômen lực.

Lời giải chi tiết:

a) Ý nghĩa của ngẫu lực là có tác dụng làm quay vật.

b) Ý nghĩa của momen lực là có tác dụng làm quay cặp lực tạo thành ngẫu lực.

Phương pháp giải:

Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng 0.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

\({F_1}{d_1} = {F_2}{d_2} \Leftrightarrow 50.0,35 = {F_2}.0,04 \Leftrightarrow {F_2} = 437,5N\)

Vậy độ lớn lực sinh ra bởi búi cơ là 437,5 N.