Ôn tập vật lý 10 bài 21 2 ôn tập cuối chương 3

Các lực cân bằng và không cân bằng - Khi hợp lực của các lực bằng 0 ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực cân bằng.. - Khi hợp lực của các lực khác 0 ta nói các lực tác dụng lên vật

b Các lực cân bằng và không cân bằng

- Khi hợp lực của các lực bằng 0 ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực cân bằng.

- Khi hợp lực của các lực khác 0 ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực không cân bằng Khi đó, vận tốc của vật thay đổi (độ lớn, hướng).

c Phân tích lực

- Phân tích lực là thay thế một lực bằng các lực thành phần có tác dụng giống hệt lực đó

- Ta thường phân tích một lực thành hai lực thành phần vuông góc với nhau vì hai lực thành phần vuônggóc với nhau có tác dụng độc lập với nhau

- Trường hợp vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực F , F F 1 2 n thì Flà hợp lực của các lực đĩ

- Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật

* Bài tốn thuận: Cho biết lực tác dụng vào vật, xác định chuyển động của vật x,v,S,t 

Sơ đồ:

0

2 0

XÁC ĐỊNH h

2 2 0

2 2 0

- Trọng lực là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật gây ra cho vật

gia tốc rơi tự do Trọng lực được kí hiệu P

+ Phương thẳng đứng

+ Chiều hướng về tâm Trái Đất

+ Điểm đặt của trọng lực gọi là trọng tâm của vật

- Khi vật đứng yên trên Trái Đất, trọng lượng P m.g

4 Lực căng.

- Lực căng do sợi dây tác dụng vào vật, cĩ phương trùng với phương của sợi dây, cĩ chiều ngược vớichiều của lực do vật kéo dãn dây

5 Lực ma sát.

- Lực ma sát nghỉ và lực ma sát trượt đều là những lực tiếp xúc

- Lực ma sát nghỉ cĩ giá trị cực đại F o Khi lực đẩy (hay kéo) vật F F  o thì vật bắt đầu trượt

- Cơng thức của lực ma sát trượt: F ms  N

Trong đó  là hệ số ma sát trượt, không có đơn vị;

 : Khối lượng riêng của chất lỏng (Kg / m ) 3

b Quy tắc moment lực (hay điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định).

- Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các moment lực có xu hướng làmvật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kimđồng hồ

c Ngẫu lực.

- Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng đặt vào một vật

- Ngẫu lực tác dụng lên một vật chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến Moment ngẫu lực M F.d

d Điều kiện cân bằng tổng quát của một vật rắn.

- Tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0

- Tổng các moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì chọn làm trục quay bằng 0

e Quy tắc hợp lực song song cùng chiều.

II BÀI TẬP MINH HOẠ

Bài 1.Chất điểm chịu tác dụng của lực có độ lớn là F 1  3Nvà F 2  6N. Biết hai lực này hợp với nhau gócmột góc  Vẽ hình minh họa và tính giá trị của hợp lực F trong các trường hợp.

a Góc  0o

b Góc  60o

c Góc  90o

d Góc  180ohai lực ngược chiều nên F F  2  F 1  3 N

Bài 2.Cho một vật có khối lượng 10kg đặt nằm yên trên một sàn nhà Một người tác dụng một lực 30Nkéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát giữa vật và sàn nhà là  0, 2. Cho g 10m / s  2

a Tính gia tốc của vật?

b Xác định quãng đường vật đi được sau 5s?

c Thay đổi lực kéo chếch lên trên góc 30oso phương ngang Tính gia tốc chuyển động của vật lúc này?

a.

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động

xO

F

Áp dụng định luật II Newton

Ta có F F  msN P ma 

Chiếu lên trục Ox:F F ms ma  1

Chiếu lên trục Oy:

Bài 3.Một vật khối lượng 10 kg được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao

24 m. Vật này rơi chạm đất sau 3sđể từ khi ném Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không đổitrong quá trình vật chuyển động Lấy g=10 m/s 2 Tính lực cản của không khí tác dụng vào

Áp dụng định luật 2 Newton: P F  c m.a

Chiếu lên trục ta được:

+ Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe

+ Theo định luật II newton ta có F F   c P N ma   

+ Quãng đường xe đi được tiếp cho tới lúc dừng lại: v2 v2o 2.a S2 2  0 12 2 2.( 1).S 2 S 72 m

+ Thời gian xe đi được tiếp: v  v o2  a t 2  0 12 1.t    t 12s 

Bài 5.Một vật chuyển động trong không khí, trong

nước hoặc trong chất lỏng nói chung đều sẽ chịu tác dụng

của lực cản Xét một viên bi thép hình cầu đồng chất có

khối lượng m 1g đang ở trạng thái nghỉ được thả rơi

trong dầu Biết khối lượng riêng của dầu và thép lần lượt là

d 800 kg / m , thep 7850 kg / m

    Người ta khảo sát

chuyển động của viên bi trong dầu và vẽ đồ thị tốc độ theo

thời gian của viên bi như Hình 10.2 Lấy g 9,8m / s  2

a Tính lực đẩy Archimedes tác dụng lên viên bi?

b Tính độ lớn lực cản của dầu tác dụng lên viên bi sau thời điểm t 2?

a

Thể tích của viên bi thép:

7 3 thep

Thể tích của vật khi chìm hoàn toàn trong nước chính bằng thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ

Lực đẩy Archimedes tác dụng lên viên bi: FA .g.V 800.9,8.1, 27.10 7 9,96.10 N4

Chọn chiều dương hướng xuống ta có P F A Fc  0 Fc0,001.9,8 9,96.10 4 8,8.10 N3

Bài 6.Một vật có khối lượng 2 kg, chuyển động về phía trước với vận tốc 5m / s va chạm vào một vậtthứ hai đang đứng yên Sau va chạm vật thứ nhất chuyển động ngược trở lại với vận tốc 1m / s. Còn vật thứhai chuyển động với vận tốc 2 m / s. Xác định khối lượng vật thứ hai

+ Chọn chiều dương là chiều vận tốc vật thứ nhất sau va chạm

+ Ta có

0 A

Bài 7.Một chú khỉ diễn xiếc treo mình cân bằng trên dây thừng như hình Xác định lực căng xuất hiện

trên các đoạn dây OA và OB Biết chú khỉ có khối lượng là 5 kg. Lấy g 10 m / s  2

Hướng dẫn giải

Vì có sự cân bằng lực nên T A  TB P 0

+ Chiếu lên Ox : -T Ax  T Bx   0 T cos 20 T cos 30 (1) A  B

+ Chiếu lên Oy:TAyTBy P 0  T sin 20 T sin 30 50 (2)A  B 

A và B Tính moment của ngẫu lực trong các trường hợp sau đây:

a Các lực vuông góc với cạnh AB.

b Các lực vuông góc với cạnh AC.

c Các lực song song với cạnh AC.

a Các lực vuông góc với cạnh AB

Khi hai lực F cùng vuông góc với AB thì cánh tay đòn: d AB 40cm 0, 4m  

Moment ngẫu lực khi đó là: M F.d 10.0, 4 4 N.m    

Moment ngẫu lực khi đó là: M F.d 10.0, 2 2  2 2 N.m 

c Các lực song song với cạnh AC

Khi hai lực F cùng song song với AC thì cánh tay đòn:

Moment ngẫu lực khi đó là: MF.d 10.0, 2 2 2 2 N.m 

Bài 9.Một vật có trọng lượng riêng 22000 N/ m3. Treo vật vào một lực kế rồi

nhúng ngập trong nước thì lực kế chỉ 60 N. Lấy trọng lượng riêng của nước là 10000 N/ m3.

a Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiêu?

b Nếu nhúng ngập hệ thống trên vào dầu có trọng lượng riêng là 8000N / m3thì số chỉ lực kế bằng baonhiêu?

c Sau khi đi được quãng đường 16 mtrên, lực kéo ngừng tác dụng Vật sẽ chuyển động tiếp như thế nào?

a Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động

Áp dụng định luật II Newton

Ta có F F F x  y ms  N P ma     

Chiếu lên Ox: Fcos   Fms  ma (1)

Chiếu lên Oy:

+ Sau khi dừng lực kéo, vật sẽ chuyển động chậm dần đều

+ Quãng đường xe đi được tiếp cho tới lúc dừng lại:

Bài 12.Một người nông dân dùng quang gánh, gánh hai thúng, thúng gạo nặng 25 kg,thúng ngô nặng

20 kg. Đòn gánh có chiều dài 1,5m. Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh Lấy g 10m / s  2

a Vai người nông dân phải đặt ở điểm nào để đòn gánh cân bằng?

b Khi đó vai chịu một lực là bao nhiêu?

Do P 1song song và cùng chiều với P 2nên vai người đó chịu một lực F P P 450N 1 2 

Để đòn gánh cân bằng thì hợp lực F này phải cân bằng với phản lực N của vai tác dụng lên đòn gánh.

Bài 13.Một xe đẩy chở đất như trong hình 2.20 Xét với trục quay là trục bánh xe, hãy:

a Tính moment lực gây ra bởi trọng lực P 500 N tác dụng lên đất trong xe Moment lực này có tác dụnglàm quay theo chiều nào?

b Tính độ lớn F của lực do tay người tác dụng lên càng xe để tạo ra2

moment lực bằng với moment của trọng lực Moment lực của F 2

có tácdụng làm xe quay theo chiều nào?

a Moment của trọng lực đối với trục quay là trục bánh xe:

P

M P.d 500.0, 2 100 N.m 

Moment này có tác dụng làm quay theo chiều kim đồng hồ

b Để tạo ra moment lực bằng vói moment của trọng lực:

Moment của lực F có tác dụng làm quay ngược chiều kim đồng hồ.2

Bài 14.Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10 m, cao 5m Sau khi đến chânmặt phẳng nghiêng, vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang Bỏ qua ma sát trên mặt phẳng nghiêng

Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,1 Lấy g 10m / s  2

a Tính gia tốc chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng?

b Tính tổng quãng đường, thời gian vật đi được cho tới lúc dừng lại?

y

Theo định luật II newton ta có: N P ma   1

Chiếu lên Ox ta có: Px  ma1 Psin   ma1

Khi chuyển động trên mặt phẳng ngang

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương (+) Ox là chiều

chuyển động Áp dụng định luật II Newton

Ta có FmsN P ma 2

Chiếu lên trục Ox:Fms ma2  .N ma 2  1

Chiếu lên trục Oy: N P 0   N P mg 

Tổng thời gian chuyển động 12s

Bài 15.Một thanh dài AO, đồng chất, có khối lượng 1, 2 kg. Đầu O của thanh liên kết với tường bằngmột bản lề, còn đầu A được treo vào tường bằng một sợi dây AB Thanh được giữ nằm ngang và dây làm

với thanh một góc  30o Lấy g 10m / s  2

a Tính lực căng của dây?

b Tính phản lực của tường tác dụng lên thanh?

+ Điều kiện cân bằng của AB: T P Q 0   

Chiếu lên phương thẳng đứng và nằm ngang:

Bài 16.Một vật có khối lượng m 2kg chuyển động thằng nhanh dần đều trên mặt phẳng nằm ngang, vật

đi từ Adưới tác dụng của lực kéo F 10 N theo phương song song với phương ngang đến gặp dốc nghiêngtại B Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là 0, 4và không đổi trong suốt quá trình vật chuyển động Lấy

2

g 10m / s 

1 Tính gia tốc của vật trên mặt phẳng ngang và vận tốc của vật tại B? Cho AB 8m và v A  0

2 Khi vật chuyển động đến Bthì ngừng tác dụng lực kéo và vật tiếp tục trượt lên dốc nghiêng dài

BC 85cm, nghiêng góc  30o so với phương ngang (Bỏ qua sự thay đổi vận tốc khi vật chuyển động từmặt phẳng ngang sang mặt phẳng nghiêng, hệ số ma sát không đổi)

a Tìm gia tốc của vật trên dốc nghiêng và vận tốc của vật khi đến C ?

b Sau khi đến C vật bị văng ra khỏi dốc nghiêng và rơi xuống đất Hãy lập phương trình quỹ đạo chuyển

động của vật khi đó?

1

+ Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động

+ Theo định luật II newton ta có F F ms P N ma   

Chiếu lên trục Oy: N P 0   N P mg 

Chiếu lên trục Ox:

2 ms

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

Theo định luật II newton ta có: N P F   ms ma 2

Chiếu Ox ta có:  P Fx  ms  ma2   Psin     N ma2 (1)

Chiếu Oy: N P y P cos (2)

Thay (2) vào (1)   m.gsin    m.g cos   ma2

Bài 17.Cho cơ hệ như hình vẽ Vật A có khối lượng m1200g,vật B có khối lượng m2 100 gnối vớinhau bởi một sợi dây nhẹ, không dãn Biết hệ số ma sát trượt giữa hai vật và mặt phẳng ngang là  0, 4.Tác dụng vào A một lực kéo F 2N theo phương ngang Lấy g 10m / s  2

a Tính gia tốc chuyển động của vật A và vật B?

b Tính độ lớn lực căng dây nối giữa A và vật B?

c Thay đổi phương của lực F chếch lên trên so với

phương ngang góc  60 o

+ Tính gia tốc chuyển động của vật A và vật B?

+ Tính độ lớn lực căng dây nối giữa A và vật B?

III BÀI TẬP BỔ SUNG

Bài 1.Con tàu trong hình đang chuyển động theo một hướng xác định với vận tốc không đổi.

a Xác định lực đẩy F1 của nước?

a Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật khi đó và thể tích của vật?

b Tính trọng lượng riêng của vật?

a vuông góc với mặt đất như hình vẽ.

b vuông góc với thanh AB như hình vẽ.

2

Bài 4.Thanh nhẹ OB có thể quay quanh trục O Tác dụng lên thanh các lực F 1

và F 2đặt tại A và B.

Biết lực F 1  20 N, OA 10 cm, AB 40 cm   Biết thanh ở trạng thái cân bằng, các lực F1 và F2 hợp với ABcác góc   60 ;0   90 0

a Tính moment của lực F 1 tác dụng lên thanh OB?

b Xác định quãng đường vật đi được sau khi đạt vận tốc 5m / s ?

c Thay đổi lực kéo chếch lên trên góc 30oso phương ngang Tính gia tốc chuyển động của vật lúc này?

Bài 6.Một vật có khối lượng m 3kg treo vào điểm chính giữa của sợi dây AB Biết AB 4m và

CD 10cm. Tính lực kéo của mỗi nửa sợi dây Lấy g 9,8 m / s  2

a Tính gia tốc chuyển động của xe?

b Biết rằng sau khi xe đi được thời gian là 5 giây thì lực kéo ngừng tác dụng Tính quãng đường, thời

gian xe đi được tiếp cho tới lúc dừng lại?

+ Quãng đường xe đi được tiếp cho tới lúc dừng lại: v2 v2o 2.a S2 2  0 18 2 2.( 1).S 2  S 162 m

+ Thời gian xe đi được tiếp: v  v o2  a t 2  0 18 1.t    t 18s 

C

D

Bài 8.Một vật chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung đều sẽ chịu tác

dụng của lực cản Xét một viên bi thép hình cầu đồng chất có khối

lượng m 3g đang ở trạng thái nghỉ được thả rơi trong dầu Biết khối

lượng riêng của dầu và thép lần lượt là

a Tính lực lực đẩy Archimedes tác dụng lên viên bi?

b Tính độ lớn lực cản của dầu tác dụng lên viên bi sau thời điểm t 2?

Đáp số:

a

Thể tích của viên bi thép:

7 3 thep

a Tính gia tốc chuyển động của đoàn

b Tìm lực cản chuyển động của đoàn tàu.

Bài 11.Một chú khỉ diễn xiếc treo mình cân bằng trên dây thừng như hình Xác định lực căng xuất hiện

trên các đoạn dây OA và OB Biết chú khỉ có khối lượng là 8kg. Lấy g 10 m / s  2

Đáp số:

+ Chiếu lên Ox : -T Ax  T Bx   0 T cos 22 T cos31 (1) A  B

+ Chiếu lên Oy:TAyTBy P 0  T sin 22 T sin 31 80 (2)A  B 

a Tính quãng đường ôtô đi được trong 10sđầu tiên và vận tốc của vật ở cuối thời gian trên?

b Sau thời gian trên ôtô thay đổi lực kéo của động cơ còn 2000 N. Để đạt được tốc độ là 36km / h thì cầnthêm thời gian là bao lâu?

A và B Tính momen của ngẫu lực trong các trường hợp sau đây:

a Các lực vuông góc với cạnh AB.

b Các lực vuông góc với cạnh AC.

c Các lực song song với cạnh AC.

a Các lực vuông góc với cạnh AB.

b Các lực vuông góc với cạnh AC.

c Các lực song song với cạnh AC.

Đáp số:

a Tính gia tốc chuyển động của vật?

b Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt sàn là bao nhiêu?

Bài 16.Một khúc gỗ có khối lượng m 30 kg đang nằm yên trên mặt

phẳng nằm ngang, tác dụng một lực F có hướng chếch lên trên và hợp

với phương ngang một góc   30 0 Biết hệ số ma sát giữa khúc gỗ và

mặt sàn là 0, 2 Cho g 10 m / s  2

a Tính độ lớn tối thiểu của lực F để khúc gỗ chuyển động đều?

b Nếu độ lớn của lực là 100 N thì sau khi đi được quãng đường 5mthì vận tốc của vật là bao nhiêu?

a Tính gia tốc chuyển động của vật?

b Khi đi được quãng đường 2 m từ vị trí ban đầu vận tốc của

vật có giá trị là bao nhiêu?

c Để vật chuyển động với gia tốc là 2m / s2thì độ lớn lực F lúc

này là bao nhiêu? (Giữ nguyên phương chiều của lực F )

Đáp số:

a Oy: N m.g F.sin 30 

Ox: F.cos30 .(m.g Fsin 30) m.a   40.cos30 0,1.(50 40sin 30) 5.a    a 5,5m / s 2

b Áp dụng công thức v2 v20 2as v 2as  2.5,5.2 4,7m / s

c F.cos30 .(m.g Fsin 30) m.a  F.cos30 0,1.(50 Fsin 30) 5.2    F 18,38N