Bài tập vật lí phổ thông (Phần 10)

5. Động lực học chuyển động thẳng của chất điểm

64. Một người đang đứng trên một bàn cân ngồi xổm xuống thật nhanh. Số chỉ của cái cân sẽ thay đổi như thế nào lúc bắt đầu và kết thúc của chuyển động ngồi xổm xuống đó?

65. Bàn ép của máy ép cắt cân nặng 100 kgf cùng với vật gia công, và tốc độ bàn chuyển động bên dưới lưỡi cắt là v = 1 m/s.

Xác định lực mà các thợ cơ khí phải tạo ra để tăng tốc bàn ép trước khi bắt đầu cắt nếu thời gian tăng tốc là t = 0,5 s và hệ số ma sát của bàn với lưỡi cắt là k = 0,14.

66. Hai vật nặng m1m2 được nối lại bằng một sợi dây và nằm trên bề mặt ngang trơn phẳng của một cái bàn (Hình 13).

Hình 13

Các vật nặng sẽ chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu nếu một lực F = 105 dyn song song với mặt bàn tác dụng lên vật m1? Lực căng của sợi dây nối giữa hai vật trong trường hợp này bằng bao nhiêu? Khối lượng của hai vật nặng là m1 = 200 g, m2 = 300 g.

Xác định lực F tối đa mà sợi dây sẽ bị đứt nếu lực này tác dụng lên: (a) vật nặng m1; (b) vật nặng m2. Sợi dây có thể chịu được lực căng tối đa T = 1 kgf. Bỏ qua ma sát giữa hai vật và mặt bàn. Giả sử g = 10 m/s2.

67. Bốn vật giống hệt nhau, mỗi vật khối lượng m, được nối lại bằng dây và đặt trên mặt bàn nhẵn (Hình 14). Lực F tác dụng lên vật thứ nhất.

Tính các lực căng dây. Bỏ qua lực ma sát giữa các vật và mặt bàn.

Hình 14

68. Để khởi động một đoàn tàu hỏa chở hàng, trước tiên người lái phải cho tàu lùi lại rồi sau đó mới cài số về phía trước.

Tại sao với phương pháp này thì đoàn tàu dễ khởi hành hơn? (Đoàn tàu gồm các toa kết nối lỏng lẻo với nhau.)

69. Nếu một đầu máy khởi động một đoàn tàu bằng một cú xóc bất ngờ, thì bộ phận ghép nối giữa các toa tàu thỉnh thoảng bị đứt rời ra.

Tại sao, ở bộ phận nào của đoàn tàu và với trong những điều kiện nào khác thì hiện tượng này thường xảy ra nhất?

70. Một lực kế D (Hình 15) được gắn với hai vật nặng khối lượng M = 10 kg và m = 10 g. Lực F = 2 kgf và f = 1 kgf tác dụng lên hai vật.

Hình 15

Điều gì xảy ra với hai vật nặng và lực kế sẽ chỉ số bao nhiêu nếu: (1) lực F tác dụng lên vật lớn và lực f tác dụng lên vật nhỏ; (2) lực F tác dụng lên vật nhỏ và lực f tác dụng lên vật lớn; (3) lực kế sẽ chỉ số bao nhiêu nếu hai khối lượng Mm đều bằng 5 kg?

___________

ĐÁP SỐ VÀ GIẢI

64. Lúc bắt đầu chuyển động ngồi xuống F < mg và lúc kết thúc F > mg.

Giải. Khi người đó bắt đầu ngồi xuống, anh ta cho duỗi các cơ chân và cho phép cơ thể của anh ta “rơi” với một gia tốc a nhất định hướng xuống và áp lực F tác dụng lên bàn cân lúc này thỏa mãn mg – F = ma, hay F = mg – ma (tức là F < mg). Lúc kết thúc chuyển động ngồi xuống, người đó tăng sức căng trong các cơ chân của anh ta, do đó làm tăng áp lực lên bàn cân và tạo ra gia tốc a hướng lên cần thiết để bù cho vận tốc thu được trong chuyển động ngồi xuống. Trong trường hợp này định luật II Newton sẽ có dạng F – mg = ma, và áp lực sẽ là F = m + ma (tức là F > mg).

65. F = 34 kgf.

Giải. Gia tốc của bàn ép trong lúc tăng tốc là

a = v/t = 2 m/s2

Phương trình định luật II Newton cho chuyển động của bàn trong lúc tăng tốc là

Ffms = ma

Trong đó F là lực do các thợ máy tạo ra và fms = kMg là lực ma sát.

Từ đó

F = fms + ma = 34 kgf

66. a = 200 cm/s2; f = 6 × 104 dyn; Fmax » 1,7 × 106 và 2,5 × 106 dyn.

Hình 203

Giải. Để xác định các lực căng dây, ta viết các phương trình định luật II Newton cho từng vật. Cả hai vật chuyển động với cùng một gia tốc a. Lực Ff (Hình 203) tác dụng lên m1 và chỉ một lực f tác dụng lên m2. Các phương trình định luật II cho khối lượng m1 m2 sẽ có dạng

F – f = m1a,         f = m2a

Nghiệm của những phương trình này cho chúng ta các giá trị cần tìm là

Giải. Lực F sẽ làm cho toàn bộ hệ chuyển động với một gia tốc a. Phương trình định luật II Newton cho mỗi vật sẽ là

F – f1 = ma, f1 – f2 = ma, f2 – f3 = ma, f3 = ma

Trong đó f1, f2, f3 là các lực căng dây (Hình 204).

Hình 204

Bằng cách giải những phương trình này, ta có thể tính được các lực căng cùng với gia tốc a mà hệ sẽ chuyển động.

68. Giải. Khó khởi động một đoàn tàu nặng nề khi cáp nối giữa các toa tàu bị kéo căng. Trong trường hợp này lực kéo của đầu tàu phải truyền một gia tốc cho cả đoàn tàu cùng lúc. Nếu đoàn tàu trước tiên lùi lại, thì cáp nối giữa các toa tàu sẽ chùng lại và với lực kéo như cũ đầu tàu có thể truyền những gia tốc lớn hơn nhiều trước tiên cho toa gần nhất, sau đó mới tuần tự đến những toa còn lại.

69. Giải. Nếu trước khi chuyển động bắt đầu, toàn bộ cáp nối trong đoàn tàu bị kéo căng, thì chỗ đứt xảy ra tại cáp nối của toa gần với đầu tàu nhất. Lực căng trong những cáp nối này sẽ lớn nhất vì nó có xu hướng tạo ra một gia tốc cho khối lượng lớn hơn của các toa phía sau cùng lúc (xem Bài 68).

Nếu lúc đầu toàn bộ các cáp nối bị chùng, thì chỗ đứt có thể xảy ra tại bất kì chỗ nào của đoàn tàu tùy thuộc vào tỉ số của các lực căng dây trong các cáp nối giữa từng toa tàu.

70. Lực kế sẽ chỉ một lực

(1) fn » f = 1 kgf; (2) fn » F = 2 kgf; và

(3) fn + (F + f)/2 = 1,5 kgf.

Giải. Trong cả ba trường hợp, hệ sẽ chuyển động với một gia tốc a nào đó theo chiều của lực lớn hơn và lực kế sẽ chỉ lực kết nối fn tác dụng giữa các vật nặng. Để tìm fn, ta cần viết phương trình định luật II Newton cho riêng từng vật. Với trường hợp thứ nhất (Hình 205),

F – fn = Ma, fn – f = ma

Do đó

Các trường hợp khác có thể được xét theo kiểu tương tự, khai thác các phương trình của định luật II Newton và tỉ số đã biết cho các khối lượng.

Hình 205

(Lưu ý: 1 dyn = 1 g.cm/s2 = 10-5 N; 1 kgf = 9,8 N)

Bài tập vật lí phổ thông
V. Zubov và V. Shalnov
Trần Nghiêm dịch (theo bản tiếng Anh in năm 1974)
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 26)
17/06/2019
SỰ RA ĐỜI CỦA CÁC SAO Các sao từ đâu mà có? Câu chuyện cơ bản là giống nhau với đa số sao, kể cả câu chuyện mà chúng ta
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 25)
17/06/2019
Chương 5 SỰ RA ĐỜI VÀ CUỘC ĐỜI CỦA CÁC SAO Rất, rất nhiều ngôi sao khác… vô số không thể tin nổi luôn. - Galileo
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 26)
15/06/2019
Đồng hồ cát 1336 Ambrogio Lorenzetti (1290-1348) Tác giả người Pháp Jules Renard (1864-1910) từng viết rằng, “Tình yêu tựa như
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 25)
15/06/2019
Giải thích cầu vồng 1304 Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham (965–1039), Kamal al-Din al-Farisi (1267–khoảng 1320), Theodoric xứ Freiberg
Stephen Hawking đúng: Nghiên cứu mới cho thấy lỗ đen có thể bốc hơi
14/06/2019
Vào năm 1974, Stephen Hawking đã đưa ra một trong những dự đoán nổi tiếng nhất của ông: các lỗ đen cuối cùng sẽ bốc hơi
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 40)
13/06/2019
TÀU NGẦM Những tàu ngầm đầu tiên cũng đi vào hoạt động trong thời Nội Chiến. Thật ra, chiếc tàu ngầm đầu tiên đã
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 39)
13/06/2019
CƠ SỞ VẬT LÍ CỦA CHÂN VỊT Các chân vịt thời ấy có hai hoặc ba cánh quạt gắn với một trục quay. Khi chân vịt quay, nó
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 24)
12/06/2019
MỘC TINH: 43,3 PHÚT ÁNH SÁNG Mộc tinh là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời và là hành tinh thứ năm tính từ Mặt Trời ra.

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com