Hướng dẫn giải Câu hỏi trang 82 B3 Bài 20. Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học SGK Vật Lí 10 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Các bước giải bài toán phần động lực học.
Câu hỏi/Đề bài:
| 3. Một học sinh dùng dây kéo một thùng sách nặng 10 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang. Dây nghiêng một góc chếch lên trên 300 so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa đáy thùng và mặt sàn là \(\mu = 0,2\)(lấy \(g = 9,8m/{s^2}\)). Hãy xác định độ lớn của lực kéo để thùng sâchs chuyển động thẳng đều. |
Hướng dẫn:
Các bước giải bài toán phần động lực học:
+ Bước 1: Phân tích lực tác dụng lên vật
+ Bước 2: Chọn hệ quy chiếu
+ Bước 3: Viết phương trình theo định luật 2 Newton: \(\sum {\overrightarrow F } = m.\overrightarrow a \)
+ Bước 4: Chiếu phương trình định luật 2 Newton lên trục Ox và Oy => Đại lượng cần tính
Lời giải:
Thùng sách (được coi là chất điểm) chịu tác dụng bởi 4 lực: lực ma sát \(\overrightarrow {{F_{ms}}} \), trọng lực \(\overrightarrow P \), phản lực \(\overrightarrow N \), lực kéo \(\overrightarrow F \)
Chọn hệ quy chiếu như hình vẽ
Theo định luật 2 Newton, ta có:
\(\overrightarrow F + \overrightarrow {{F_{ms}}} + \overrightarrow P + \overrightarrow N = m.\overrightarrow a \) (1)
Chiếu (1) lên Ox, ta có:
\({F_x} – {F_{ms}} = ma\)
\( \Leftrightarrow F.\cos \alpha – \mu N = ma\)
Do vật chuyển động thẳng đều nên a = 0
\( \Rightarrow F.\cos \alpha – \mu N = 0\) (2)
Chiếu (1) lên Oy, ta có:
\(\begin{array}{l}{F_y} + N – P = 0\\ \Leftrightarrow N = P – {F_y}\\ \Leftrightarrow N = P – F.\sin \alpha \\ \Leftrightarrow N = mg – F.\sin \alpha \end{array}\)
Thay \(N = mg – F.\sin \alpha \)vào (2), ta có:
\(\begin{array}{l}F.\cos \alpha – \mu (mg – F.\sin \alpha ) = 0\\ \Leftrightarrow F.\cos \alpha – \mu mg + F.\mu .\sin \alpha = 0\\ \Leftrightarrow F(\cos \alpha + \mu .\sin \alpha ) = \mu mg\\ \Leftrightarrow F = \frac{{\mu mg}}{{\cos \alpha + \mu .\sin \alpha }}\\ \Leftrightarrow F = \frac{{0,2.10.9,8}}{{\cos {{30}^0} + 0,2.\sin {{30}^0}}}\\ \Leftrightarrow F \approx 20,29(N)\end{array}\)