Vi Thị Thu Hằng
Giới thiệu về bản thân
Nhắc lại định luật III Newton
- Khi một vật A tác dụng lực lên vật B, vật B cũng đồng thời tác dụng một lực bằng về độ lớn nhưng ngược chiềulên vật A.
- Ví dụ: nếu em đẩy tường, tường cũng đẩy em với cùng lực nhưng ngược chiều.
**Nhưng điều này không đồng nghĩa với việc hai vật sẽ cùng chuyển động như nhau, vì còn phụ thuộc vào khối lượng và lực ma sát.
2. Giải thích kéo co
Trong kéo co:
- Hai người tác dụng lực lên nhau qua sợi dây:
- Lực kéo của người A lên dây = lực kéo của người B lên dây (theo Newton III).
- Về sợi dây, lực là cân bằng.
- Ai thắng phụ thuộc vào:
- Ma sát giữa chân và mặt đất:
- Người có chân bám chắc, lực ma sát lớn hơn sẽ chống lại lực kéo của đối phương tốt hơn.
- Người có lực ma sát nhỏ dễ bị kéo về phía đối phương.
- Khối lượng người và cách đứng
1. Dụng cụ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do (gồm):
a) Bộ thí nghiệm rơi tự do
- Bộ giá đỡ thẳng đứng
- Cảm biến thời gian – cảm biến rơi tự do
(hoặc cổng quang / bộ đo thời gian điện tử) - Bi thép
Dữ kiện
- Chiều dài bể bơi: \(50 \textrm{ } \text{m}\)
- Lượt đi: \(t_{1} = 40 \textrm{ } \text{s}\)
- Lượt về: \(t_{2} = 42 \textrm{ } \text{s}\)
a) Trong lần bơi đầu tiên (lượt đi)
Tốc độ trung bình
\(v_{\text{td},\text{1}} = \frac{50}{40} = 1.25 \&\text{nbsp};\text{m}/\text{s}\)Vận tốc trung bình
Vì đi theo một chiều, độ dịch chuyển = quãng đường = 50 m.
\(v_{\text{ttb},\text{1}} = \frac{50}{40} = 1.25 \&\text{nbsp};\text{m}/\text{s}\)✔ Kết quả lượt đi:
- Tốc độ TB: 1.25 m/s
- Vận tốc TB: 1.25 m/s
b) Trong lần bơi về
Tương tự, quãng đường là 50 m.
Tốc độ trung bình
\(v_{\text{td},\text{2}} = \frac{50}{42} \approx 1.19 \&\text{nbsp};\text{m}/\text{s}\)Vận tốc trung bình
Độ dịch chuyển theo hướng ban đầu là: \(- 50 \textrm{ } \text{m}\)
\(v_{\text{ttb},\text{2}} = \frac{- 50}{42} \approx - 1.19 \&\text{nbsp};\text{m}/\text{s}\)✔ Kết quả lượt về:
- Tốc độ TB: 1.19 m/s
- Vận tốc TB: −1.19 m/s (âm vì đổi chiều)
c) Trong suốt quãng đường đi và về
- Tổng quãng đường:
- Tổng thời gian:
Tốc độ trung bình
\(v_{\text{td}} = \frac{100}{82} \approx 1.22 \&\text{nbsp};\text{m}/\text{s}\)Vận tốc trung bình
Độ dịch chuyển cuối cùng = 0 (trở lại vị trí ban đầu):
\(v_{\text{ttb}} = \frac{0}{82} = 0\)✔ Kết quả toàn hành trình:
- Tốc độ TB: 1.22 m/s
- Vận tốc TB: 0 m/s
Góc giữa hai nhánh dây là 60°, nên mỗi nhánh lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 30°.
Trọng lượng của đèn:
\(P = m g = 1.2 \times 9.8 = 11.76 \textrm{ } \text{N}\)Ở trạng thái cân bằng, tổng hai lực căng theo phương thẳng đứng bằng trọng lượng:
\(2 T cos 30^{\circ} = 11.76\)\(T = \frac{11.76}{2 \times 0.866} = \frac{11.76}{1.732} \approx 6.79 \textrm{ } \text{N}\)✔ Lực căng của mỗi nửa sợi dây: khoảng \(6.8 \textrm{ } \text{N}\)
Dữ kiện
- Khối lượng ô tô:
- Vận tốc ban đầu:
- Vận tốc khi đi thêm 50 m:
- Hệ số ma sát trượt:
- Gia tốc trọng trường: \(g = 10 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)
- Lực ma sát:
a) Tính lực kéo của động cơ trong thời gian tăng tốc
Bước 1: Tính gia tốc của xe
Dùng công thức liên hệ giữa vận tốc và quãng đường:
\(v_{1}^{2} = v_{0}^{2} + 2 a s\)\(15^{2} = 5^{2} + 2 a \left(\right. 50 \left.\right)\)\(225 = 25 + 100 a\)\(200 = 100 a\)\(a = 2 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)Bước 2: Áp dụng định luật II Newton
Xe chịu hai lực theo phương chuyển động:
- Lực kéo \(F_{k}\)
- Lực ma sát \(F_{m s} = 2000 \textrm{ } \text{N}\)
Phương trình động lực:
\(F_{k} - F_{m s} = m a\)\(F_{k} - 2000 = 4000 \times 2\)\(F_{k} = 8000 + 2000 = 10000 \textrm{ } \text{N}\)✔ Đáp án a: \(F_{k} = 10000 \&\text{nbsp};\text{N} = 10 \&\text{nbsp};\text{kN}\)
b) Sau bao lâu xe đạt 72 km/h? Xe đi được bao xa?
Vận tốc cần tính:
\(v_{2} = 72 \textrm{ } \text{km}/\text{h} = 20 \textrm{ } \text{m}/\text{s}\)Gia tốc của xe không đổi vì lực kéo không đổi:
\(a = 2 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)Thời gian để từ 5 m/s → 20 m/s
\(v = v_{0} + a t\)\(20 = 5 + 2 t\)\(t = \frac{15}{2} = 7.5 \&\text{nbsp};\text{s}\)Quãng đường xe đi được trong thời gian đó
\(s = v_{0} t + \frac{1}{2} a t^{2}\)\(s = 5 \left(\right. 7.5 \left.\right) + \frac{1}{2} \times 2 \times \left(\right. 7.5 \left.\right)^{2}\)\(s = 37.5 + 56.25 = 93.75 \textrm{ } \text{m}\)Đáp án b
- Thời gian để đạt 72 km/h:
- Quãng đường xe đi được:
Ta có bảng số liệu:
Thời gian \(t\)tt (s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
Độ dịch chuyển
\(s\)ss (cm) | 0 | 20 | 40 | 60 | 60 | 60 |
a) Vận tốc trung bình trong 3 s đầu
Trong 3 giây đầu:
- Độ dịch chuyển từ \(t = 0\)
- Thời gian:
Vận tốc trung bình:
\(v_{t b} = \frac{\Delta s}{\Delta t} = \frac{60}{3} = 20 \&\text{nbsp};\text{cm}/\text{s}\)✔ Đáp án: \(v_{t b} = 20 \&\text{nbsp};\text{cm}/\text{s}\)
b) Vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian
Dựa vào bảng số liệu, ta biểu diễn bằng dạng đồ thị ASCII:
Độ dịch chuyển (cm)
60 | ●───●───●
| ●
40 | ●
| ●
20 | ●
| ●
0 | ●
+-----------------------------------------
0 1 2 3 4 5 thời gian (s)
Nhận xét đồ thị:
- Từ 0 → 3 s: đường thẳng tăng đều → vật chuyển động thẳng đều.
- Từ 3 → 5 s: độ dịch chuyển không tăng → vật đứng yên
Ta đổi vận tốc đầu về m/s:
\(v_{0} = 36 \textrm{ } \text{km}/\text{h} = 10 \textrm{ } \text{m}/\text{s}\)Công thức quãng đường đi được trong giây thứ n của chuyển động nhanh dần đều:
\(s_{n} = v_{0} + a \textrm{ } \left(\right. n - 0.5 \left.\right)\)Với \(n = 4\)
\(s_{4} = v_{0} + a \left(\right. 4 - 0.5 \left.\right) = 10 + 3.5 a\)Biết \(s_{4} = 13.5 \textrm{ } \text{m}\)
\(10 + 3.5 a = 13.5\)\(3.5 a = 3.5\)\(a = 1 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)Đáp án: \(a = 1 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)
Ta đổi vận tốc đầu về m/s:
\(v_{0} = 36 \textrm{ } \text{km}/\text{h} = 10 \textrm{ } \text{m}/\text{s}\)Công thức quãng đường đi được trong giây thứ n của chuyển động nhanh dần đều:
\(s_{n} = v_{0} + a \textrm{ } \left(\right. n - 0.5 \left.\right)\)Với \(n = 4\)
\(s_{4} = v_{0} + a \left(\right. 4 - 0.5 \left.\right) = 10 + 3.5 a\)Biết \(s_{4} = 13.5 \textrm{ } \text{m}\)
\(10 + 3.5 a = 13.5\)\(3.5 a = 3.5\)\(a = 1 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)Đáp án: \(a = 1 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)
Ta giả sử thanh AB có trục quay tại O, với:
- \(O A = 1 \textrm{ } \text{m}\)
- \(A B = 4 \textrm{ } \text{m} \Rightarrow O B = 4 - 1 = 3 \textrm{ } \text{m}\)
- Các lực tác dụng vuông góc với thanh, tạo mômen quanh O.
Cho:
- \(F_{1} = 20 \textrm{ } \text{N}\)
- \(F_{2} = 100 \textrm{ } \text{N}\)
- \(F_{3} = 160 \textrm{ } \text{N}\)
Thanh nằm ngang → tổng mômen quanh O bằng 0:
\(F_{1} \cdot O A + F_{3} \cdot O C = F_{2} \cdot O B\)Thay số:
\(20 \cdot 1 + 160 \cdot O C = 100 \cdot 3\)\(20 + 160 O C = 300\)\(160 O C = 280\)\(O C = \frac{280}{160} = 1.75 \textrm{ } \text{m}\)Đáp án:
\(\boxed{O C = 1,75 \&\text{nbsp};\text{m}}\)Ta phân tích các lực tác dụng lên vật:
- Lực kéo theo phương ngang: \(F = 30 \textrm{ } \text{N}\)
- Trọng lượng: \(P = m g = 12 \times 9,8 = 117,6 \textrm{ } \text{N}\)
- Phản lực N của sàn: \(N = P = 117,6 \textrm{ } \text{N}\)
- Lực ma sát trượt:
Lực ma sát luôn ngược chiều chuyển động, nên nếu người kéo sang phải, lực ma sát hướng sang trái.
Lực kéo ròng theo phương ngang:
\(F_{\text{h}} = F - F_{\text{ms}} = 30 - 23,52 = 6,48 \textrm{ } \text{N}\)Gia tốc của vật:
\(a = \frac{F_{\text{h}}}{m} = \frac{6,48}{12} = 0,54 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)Kết luận
- Phương: ngang
- Chiều: cùng chiều lực kéo
- Độ lớn gia tốc: khoảng \(0,54 \textrm{ } \text{m}/\text{s}^{2}\)