Trả lời Câu 18.11 Bài 18. Lực ma sát (trang 33, 34, 35) – SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức. Tham khảo: Theo định luật II Newton.
Câu hỏi/Đề bài:
Một vật có khối lượng 2 000 g được đặt trên một bàn dài nằm ngang. Tác dụng lên vật một lực có độ lớn 5N theo phương song song với mặt bàn trong khoảng thời gian 2 s rồi thôi tác dụng lực. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,2. Lấy g = 10 m/s. Tính quãng đường tổng cộng mà vật đi được cho đến khi dừng lại.
Hướng dẫn:
Theo định luật II Newton:
Khi tác dụng lực, ta có: \(\overrightarrow F + \overrightarrow {{F_{mst}}} = m\overrightarrow {{a_1}} \)
Khi ngừng tác dụng lực, ta có: \(\overrightarrow {{F_{mst}}} = m\overrightarrow {{a_2}} \)
Tìm a trong từng trường hợp, sau đó tính quãng đường vật đi được trong từng trường hợp bằng công thức: s1 = v0t + \(\frac{1}{2}a{t^2}\)và v2 – v12 = 2a2s2.
Tổng cộng quãng đường mà vật đi được: s =s1 + s2.
Lời giải:
Đổi m = 2000 g = 2 kg. Chọn chiều (+) là chiều chuyển động của vật.
Theo định luật II Newton:
Khi tác dụng lực, ta có: \(\overrightarrow F + \overrightarrow {{F_{mst}}} = m\overrightarrow {{a_1}} \)
Chiếu lên chiều (+), ta được: F – Fmst = ma1 => F = ma1 + Fmst
Mà Fmst = μN = μP = μmg.
=> F = ma1 + μmg => a1 = \(\frac{{F – \mu mg}}{m}\)=\(\frac{{5 – 0,2.2.10}}{2}\)= 0,5 m/s2.
Quãng đường vật đi được trong 2 giây đầu:
s1 = v0t + \(\frac{1}{2}{a_1}{t^2}\)=\(\frac{1}{2}{a_1}t\) = \(\frac{1}{2}\).0,5.22 = 1m.
Sau 2 giây, vật chuyển động chậm dần dưới tác dụng của lực ma sát: \(\overrightarrow {{F_{mst}}} = m\overrightarrow {{a_2}} \)
Chiếu lên chiều (+), ta có: -Fms = ma2 => a2 = -μg = – 2 m/s2.
Quãng đường đi được từ lúc ngừng lực tác dụng tới khi dừng hẳn:
Áp dụng công thức độc lập thời gian: v2 – v12 = 2a2s2
=> s2 = \(\frac{{{v^2} – {v_1}^2}}{{2{a_2}}}\)= \(\frac{{ – {{({v_0} + {a_1}t)}^2}}}{{2{a_2}}}\)= \(\frac{{ – {{(0,5.2)}^2}}}{{2( – 2)}}\)= 0,25m.
=> Tổng quãng đường: s = s1 + s2 = 1,25 m.