Bài tập vật lí phổ thông (Phần 11)

5. Động lực học chuyển động thẳng của chất điểm

71. Hai vật có trọng lượng QP nối với nhau bằng một sợi dây như trên Hình 16.

Vật Q chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu nếu hệ số ma sát của nó với mặt bàn là k? Lực căng của sợi dây nối giữa hai vật bằng bao nhiêu? Bỏ qua khối lượng của ròng rọc và trọng lượng của sợi dây. Mặt bàn là nằm ngang.

72. Hai vật nặng giống hệt nhau cùng khối lượng M được nối lại bằng một sợi dây quấn quanh một ròng rọc có trục quay cố định. Một vật nặng nhỏ khối lượng m được đặt lên một trong hai vật (Hình 17).

(1) Các vật nặng sẽ chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu? (2) Lực căng trong sợi dây bằng bao nhiêu khi các vật đang chuyển động? (3) Áp lực tác dụng lên trục của ròng rọc khi các vật đang chuyển động bằng bao nhiêu? (4) Vật m ép lên vật M một lực bằng bao nhiêu? Bỏ qua khối lượng của ròng rọc, trọng lượng của sợi dây và sức cản không khí.

73. Hai vật nặng P1 = 1 kgf và P2 = 2 kgf được nối với nhau bởi một sợi dây vắt qua một ròng rọc cố định. Ban đầu khoảng cách giữa hai trọng tâm của hai vật nặng là h = 1 m (Hình 18).

Sau bao lâu kể từ lúc bắt đầu chuyển động thì trọng tâm của hai vật có cùng độ cao? Bỏ qua khối lượng của ròng rọc, trọng lượng của sợi dây và sức cản không khí.

74. Các vật nặng P1P2 được nối với nhau bởi một sợi dây vắt qua một ròng rọc cố định. Ban đầu trọng tâm của hai vật có cùng độ cao.

Xác định gia tốc và chiều chuyển động của trọng tâm của hai vật nặng nếu P1 > P2.

75. Một xe đẩy cân nặng 20 kgf có thể lăn không ma sát trên một mặt ngang. Xe đẩy chở một viên gạch cân nặng 2 kgf (Hình 19).Hệ số ma sát giữa viên gạch và xe là k = 0,25. Trước tiên một lực F1 = 200 gf tác dụng lên viên gạch, sau đó là một lực F2 = 2 kgf.

Tìm lực ma sát giữa viên gạch và xe đẩy và gia tốc của chúng trong hai trường hợp.

___________

ĐÁP SỐ VÀ GIẢI

71.

Giải. Hai vật PQ chuyển động với gia tốc a có độ lớn bằng nhau. Vật P chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây f, và vật Q chịu tác dụng của lực căng dây và lực ma sát fms = kQ.

Phương trình định luật II Newton cho chuyển động của mỗi vật sẽ là

Giải. Toàn bộ các vật trong hệ chuyển động với gia tốc a bằng nhau về độ lớn (Hình 206).

Vật M bên trái chịu tác dụng của trọng lực Mg và lực căng dây T, vật bên phải chịu tác dụng của trọng lực Mg, áp lực f của vật nặng nhỏ và lực căng dây T. Vật nhỏ m chịu tác dụng của trọng lực mg và phản lực f tác dụng bởi vật nặng M.

Phương trình định luật II Newton cho mỗi vật sẽ là

T – Mg = Ma

Mg + f – T = Ma

mg – f = ma

Nghiệm của các phương trình này xác định giá trị của a, Tf.

Áp lực tác dụng lên trục ròng rọc sẽ bằng hai lần lực căng dây F = 2T.

Giải. Sau thời gian t, mỗi vật nặng sẽ dịch khỏi vị trí ban đầu một đoạn S = at2/2, trong đó a = (P1 – P2)/(P1 + P2) g (xem bài giải Bài tập 72).

Trong trường hợp này, trọng tâm của hệ rõ ràng sẽ dịch xuống một đoạn L khỏi vị trí ban đầu về phía vật lớn hơn (Hình 207). Để xác định trọng tâm, thì khoảng cách từ trọng tâm đến hai vật nặng sẽ tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai trọng lượng này, tức là

So sánh kết quả này với công thức đường đi của chuyển động thẳng biến đổi đều và sau đó thay giá trị của gia tốc của hai vật nặng, ta tìm được trọng tâm sẽ dịch xuống với gia tốc

Độ lớn của gia tốc của trọng tâm nhỏ hơn độ lớn của gia tốc của mỗi vật nặng.

75. Trong trường hợp thứ nhất, hệ chuyển động với gia tốc a = 9 cm/s2 và lực ma sát giữa viên gạch và xe đẩy là f = 180 gf.

Trong trường hợp thứ hai, gia tốc của viên gạch là a1 = 7,5 m/s2 và của xe đẩy là a2 = 0,25 m/s2; lực ma sát là f = 0,5 kgf.

Giải. Trường hợp thứ nhất. Lực ma sát nghỉ cực đại, fms = kmg = 0,5 kgf, lớn hơn lực F tác dụng lên viên gạch. Vì vậy, lực F không thể làm cho viên gạch trượt trên xe đẩy. Toàn bộ hệ sẽ chuyển động như một tổng thể với một gia tốc toàn phần a, và lực ma sát được xác định bởi độ lớn của lực liên kết từ phương trình định luật II Newton. Các phương trình định luật II Newton cho viên gạch và xe đẩy sẽ là

Trường hợp thứ hai. Lực ma sát nghỉ cực đại fms nhỏ hơn lực F. Vì vậy, lực F sẽ làm cho viên gạch trượt trên xe đẩy. Viên gạch và sẽ đẩy sẽ có gia tốc a1 và a2 khác nhau. Lực ma sát sẽ có giá trị cực đại của nó fms = kmg = 0,5 kgf trong chuyển động.

Các phương trình định luật II Newton cho xe đẩy và viên gạch được viết có dạng

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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 9)
19/01/2019
Dãy hoạt động hóa học kim loại Dãy hoạt động kim loại là một danh sách so sánh hoạt tính tương đối của các kim loại –
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 8)
19/01/2019
Công thức cấu tạo Mỗi công thức hóa học là một phần hình ảnh nào đó của phân tử. Mặc dù được viết bằng chữ, song
Thêm một bài toán học máy không thể giải được
18/01/2019
Các nhà toán học vừa tìm ra một bài toán mà họ không thể giải được. Chẳng phải vì họ không đủ thông minh; đơn giản
Vì sao dây thun luôn ‘quằn quại’ khi bạn búng nó đi?
18/01/2019
Các gợn sóng đặc trưng hình thành ở các sợi dây thun sau khi chúng bị búng vào không khí vừa được nghiên cứu tỉ mỉ bởi
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần cuối)
15/01/2019
LỜI BẠT Lucy Hawking Dưới bầu trời xám xịt lạnh lẽo của ngày xuân Cambridge, chúng tôi ngồi trong đoàn xe tang hướng về
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần 23)
15/01/2019
CHƯƠNG 10 LÀM THẾ NÀO CHÚNG TA ĐỊNH HÌNH TƯƠNG LAI? Một thế kỉ trước, Albert Einstein đã cách mạng hóa nhận thức của chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 30)
13/01/2019
Lực yếu Lực yếu có tên gọi như thể không phải vì nó vốn dĩ yếu, mà do tầm tác dụng hết sức ngắn của nó. Ở những
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 29)
13/01/2019
Lực điện từ Ngoài lực hấp dẫn, lực điện từ là lực chúng ta trải nghiệm nhiều nhất trong cuộc sống hằng ngày. Cho dù

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