Một vật đang chuyển động trên đường ngang với vận tốc 20 m/s thì trượt lên một cái dốc dài 100m, cao 10m. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là u=0,05. Lấy g=10m/s. Vật có lên được đỉnh dốc không, nếu có, tìm vận tốc của vật tại đỉnh dốc và thời gian lên dốc
`v_0 = 20\text{m/s}; l = 100m; h = 10m; \mu = 0,05; g = 10\text{m/}s^2`
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật.
Góc hợp bởi mặt dốc và mặt phẳng ngang là `\alpha`
Ta có: `sin\alpha = 10/100 = 1/10`
`cos\alpha = \sqrt{1-sin^2\alpha}=\sqrt{1-(1/10)^2} = {3\sqrt11}/10`
Áp dụng định luật II Newton cho vật trên mặt dốc:
`\vecP + \vecN + \vec{F_{ms}} = m\veca (1)`
Chiếu `(1)` lên trục Oy:
`N - Py = 0 => N = Py = mg.cos\alpha`
`= m.10.{3\sqrt11}/10 = 3m\sqrt11 (N)`
Chiếu `(2)` lên trục Ox:
`-F_{ms} - Px = ma`
`<=> -\mu.N - mg.sin\alpha = ma`
`<=> -\mu.3m\sqrt11 - mg.sin\alpha = ma`
`<=> -\mu.3\sqrt11 - g.sin\alpha = a`
`<=> a = -0,05.3\sqrt11 - 10. 1/10 = -{20+3\sqrt11}/20 (\text{m/}s^2)`
Giả sử dốc vẫn kéo dài
Quãng đường vật đi được trên dốc cho đến khi dừng lại:
`v^2 - v_0^2 = 2aS`
`=> S = {v^2-v_0^2}/{2a} = {0^2 - 20^2}/{2.(-{20+3\sqrt11}/20)}`
`\approx 133,56 (m)`
Vì quãng đường vật đi được theo giả thuyết dốc vẫn kéo dài lớn hơn độ dài của dốc nên vật lên được đỉnh dốc.
Vận tốc của vật tại đỉnh dốc:
Ta có: `v^2 - v_0^2 = 2a.l`
`=> v = \sqrt{v_0^2 + 2al} = \sqrt{20^2 + 2.(-{20+3\sqrt11}/20).100}`
`\approx 10,025 (\text{m/s})`
Thời gian để vật lên đến đỉnh dốc:
`t = {v-v_0}/a = {10,025 - 20}/{-{20+3\sqrt11}/20} \approx 6,66 (s)`
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Theo định luật II Niu-tơn ta có:
(2)
Vật lý học là môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Hãy khám phá và hiểu rõ những quy luật tự nhiên xung quanh chúng ta!
Lớp 10 - Năm đầu tiên ở cấp trung học phổ thông, chúng ta sẽ có nhiều bạn bè mới đến từ những nơi khác nhau. Ngôi trường mới, xa nhà hơn, mở ra một thế giới mới với nhiều điều thú vị. Hãy mở lòng đón nhận và tận hưởng những trải nghiệm mới!
Copyright © 2021 HOCTAPSGK