Bài tập về lực cân bằng - quán tính - lực ma sát

Kiến thức cần nhớ

1. Lực

Ở lớp 6 chúng ta đã biết, lực có thể làm biến dạng, thay đổi chuyển động (nghĩa là thay đổi vận tốc) của vật.

Lực là một đại lượng vectơ: nghĩa là lực có phương, chiều, độ lớn.

2. Biểu diễn lực

Để biểu diễn vectơ lực, người ta dùng một mũi tên có:

Gốc là điểm mà lực tác dụng lên vật (gọi là điểm đặt của lực).

Phương và chiều là phương và chiều của lực.

Độ dài biểu diễn cường độ (độ lớn) của lực theo một tỉ xích cho trước.

Vectơ lực được kí hiệu bằng chữ F có mũi tên ở trên $\overrightarrow{F}$ .

Độ lớn của lực được kí hiệu bằng chữ F không có mũi tên ở trên.

3. Sự cân bằng lực – quán tính

Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, chiều ngược nhau.

Dưới tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Chuyển động này được gọi là chuyển động theo quán tính.

4. Lực ma sát

Trong đời sống, ta gặp rất nhiều trường hợp xuất hiện lực ma sát. Có 3 loại lực ma sát thường gặp:

Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt vật khác.

Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật bị tác dụng của lực khác.

Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích:

Có hại: Lực ma sát làm hao tổn năng lượng, gây mòn các vật dụng như giày dép, lốp xe,…

Có lợi: hãm phanh, để mài giũa các vật….

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một ô tô khối lượng 1,5 tấn chuyển động thẳng đều trên đường. Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,08. Tính lực phát động đặt vào xe.

Hướng dẫn giải

Các lực tác dụng lên xe gồm: $\overrightarrow{P};\overrightarrow{N};{\overrightarrow{F}}_{m\mathrm{s}t};{\overrightarrow{F}}_{p\mathrm{d}}$

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động, phương trình định luật II Niuton viết cho vật là:

${\overrightarrow{F}}_{m\mathrm{s}t}+{\overrightarrow{F}}_{p\mathrm{d}}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=m\overrightarrow{a}$ (*)

Do ô tô chuyển động thẳng đều nên gia tốc a = 0. Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:

$\{\begin{array}{l}-F_{m\mathrm{s}t}+F_{p\mathrm{d}}=0\iff F_{p\mathrm{d}}=F_{m\mathrm{s}t}=\mu N\\ N=P=mg\end{array}$

$\Rightarrow F_{p\mathrm{d}}=\mu P=\mu mg=0,\mathrm{08.1500.9},8=1176N$

Ví dụ 2: Một xe điện đang chạy với vận tốc 36 km/h thì bị hãm lại đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Kể từ lúc hãm, xe điện còn đi được bao xa thì dừng lại? Biết hệ số ma sát trượt giữa bánh xe và đường ray là 0,2. Lấy g = 9,8m/s².

Hướng dẫn giải

Đổi 36 km/h = 10 m/s

Kể từ lúc hãm xe, lực ma sát đóng vai tò cản trở chuyển động khiến xe dừng lại.

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động.

Áp dụng định luật II Niuton ta có:

${\overrightarrow{F}}_{m\mathrm{s}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m\overrightarrow{a}$ (*)

Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:

$$\begin{gathered} -F_{m\mathrm{s}}=ma\iff -\mu mg=ma \\ \iff a=-\mu g=-0,2.9,8=-1,96m/s^2 \end{gathered}$$

Quãng đường vật đi được kể từ khi hãm phanh đến khi dừng hẳn là:

$s=\frac{v^2-v_0^2}{2a}=\frac{0^2-{10}^2}{2.\left(-1,96\right)}=25,51m$

Ví dụ 3: Một ô tô khối lượng m = 1 tấn chuyển động nhanh dần đều trên mặt đường nằm ngang với gia tốc a = 2m/s². Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,1. Tính lực kéo của ô tô.

Hướng dẫn giải

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động của xe.

Các lực tác dụng lên xe gồm: $\overrightarrow{P};\overrightarrow{N};{\overrightarrow{F}}_{m\mathrm{s}};\overrightarrow{F_k}$

Áp dụng phương trình định luật II Niuton ta có:

${\overrightarrow{F}}_{m\mathrm{s}}+{\overrightarrow{F}}_k+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=m\overrightarrow{a}$ (*)

Chiếu phương trình (*) lên chiều dương, ta có:

$$\begin{gathered} -F_{m\mathrm{s}}+F_k=ma \\ \Rightarrow F_k=F_{m\mathrm{s}}+ma=\mu mg+ma \end{gathered}$$

Thay số:

$F_k=0,\mathrm{1.1000.10}+1000.2=3000N$

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Câu 1: Trong các trường hợp lực xuất hiện sau đây, trường hợp nào không phải lực ma sát:

A. Lực xuất hiện khi các chi tiết máy cọ xát với nhau.

B. Lực xuất hiện khi các dây cao su bị dãn.

C. Lực xuất hiện có tác dụng làm mòn lốp xe ô tô.

D. Lực xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt nhám của một vật khác.

Lời giải:

A - Lực ma sát

B – Không phải lực ma sát

C - Lực ma sát

D - Lực ma sát

Đáp án cần chọn là: B

Câu 2: Lực nào dưới đây không phải là lực ma sát:

A. Lực xuất hiện khi bánh xe trượt trên mặt đường lúc phanh gấp.

B. Lực giữ cho vật còn đứng yên trên mặt bàn hơi nghiêng.

C. Lực của dây cung lên mũi tên khi bị bắn.

D. Lực xuất hiện khi viên bi lăn trên mặt sàn.

Lời giải:

A - Lực ma sát trượt

B - Lực ma sát nghỉ

C - Không phải lực ma sát

D - Lực ma sát lăn

Đáp án cần chọn là: C

Câu 3: Khi xe đang chuyển động, muốn xe đứng lại, người ta dùng phanh xe để:

A. tăng ma sát trượt

B. tăng ma sát lăn

C. tăng ma sát nghỉ

D. tăng quán tính

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Khi xe đang chuyển động, muốn xe đứng lại, người ta dùng phanh xe để tăng ma sát trượt giữa má phanh và bánh xe làm xe dừng lại

Đáp án cần chọn là: A

Câu 4: Tại sao khi xe đang chuyển động, muốn xe đứng lại, người ta dùng phanh xe?

A. Người ta dùng phanh xe để tăng ma sát trượt

B. Người ta dùng phanh xe để tăng ma sát lăn

C. Người ta dùng phanh xe để tăng ma sát nghỉ

D. Người ta dùng phanh xe để tăng quán tính

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Khi xe đang chuyển động, muốn xe đứng lại, người ta dùng phanh xe để tăng ma sát trượt giữa má phanh và bánh xe làm xe dừng lại

Đáp án cần chọn là: A

Câu 5: Một ô tô đang chuyển động trên mặt đường, lực tương tác giữa bánh xe với mặt đường là:

A. ma sát trượt

B. ma sát nghỉ

C. ma sát lăn

D. lực quán tính

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh lực ma sát lăn ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Lực tương tác giữa bánh xe với mặt đường là lực ma sát lăn

Đáp án cần chọn là: C

Câu 6: Khi xe đang chuyển động, muốn xe đứng lại, người ta dùng phanh xe, lực tương tác giữa má phanh và bánh xe là:

A. ma sát trượt

B. ma sát lăn

C. ma sát nghỉ

D. lực quán tính

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Lực tương tác giữa má phanh và bánh xe là lực ma sát trượt.

Đáp án cần chọn là: B

Câu 7: Trường hợp nào dưới đây xuất hiện lực ma sát lăn:

A. Ma sát giữa má phanh và vành bánh xe khi phanh xe.

B. Ma sát giữa đế dép và mặt sàn.

C. Ma sát tay cầm quyển vở.

D. Ma sát giữa quả bóng lăn trên mặt sàn.

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Các phương án:

A - Ma sát trượt

B - Ma sát trượt

C - Ma sát nghỉ

D - Ma sát lăn

Đáp án cần chọn là: D

Câu 8: Trường hợp nào dưới đây xuất hiện lực ma sát nghỉ:

A. Kéo trượt cái bàn trên sàn nhà

B. Quả dừa rơi từ trên cao xuống

C. Chuyển động của cành cây khi gió thổi

D. Chiếc ô tô nằm yên trên mặt đường dốc

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Trường hợp: Chiếc ô tô nằm yên trên mặt đường dốc xuất hiện lực ma sát nghỉ

Đáp án cần chọn là: D

Câu 9: Trường hợp nào dưới đây xuất hiện lực ma sát nghỉ

A. Kéo trượt cái bàn trên sàn nhà

B. Quả bóng lăn trên mặt đường.

C. Chuyển động của cành cây khi gió thổi

D. Quyển sách đứng yên trên mặt bàn dốc

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Trường hợp: Quyển sách đứng yên trên mặt bàn dốc xuất hiện lực ma sát nghỉ

Đáp án cần chọn là: D

Câu 10: Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi

A. Các bao tải đặt trên băng tải, đang cùng chuyển động với băng tải trong dây truyền sản xuất.

B. Quả bóng xoay tròn tại một điểm trên sân cỏ.

C. Hòm đồ bị kéo lê trên sàn nhà.

D. Cục phấn rơi từ trên bàn xuống

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Trường hợp: Các bao tải đặt trên băng tải, đang cùng chuyển động với băng tải trong dây truyền sản xuất xuất hiện lực ma sát nghỉ.

Đáp án cần chọn là: A

Câu 11: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về ma sát

A. Lực ma sát lăn cản trở chuyển động của vật này trượt trên vật khác

B. Khi vật chuyển động chậm dần, lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy

C. Lực ma sát lăn nhỏ hơn lực ma sát trượt

D. Khi vật chuyển động nhanh dần, lực ma sát lớn hơn lực đẩy

Lời giải:

A - sai vì: Lực ma sát lăn cản trở chuyển động của vật này lăn trên vật khác

B - sai vì: Khi vật chuyển động chậm dần, lực ma sát lớn hơn lực đẩy

C - đúng

D - sai vì: Khi vật chuyển động nhanh dần, lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy

Đáp án cần chọn là: C

Câu 12: Chọn phát biểu đúng?

A. Lực ma sát lăn cản trở chuyển động của vật này trượt trên vật khác

B. Khi vật chuyển động chậm dần, lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy

C. Lực ma sát lăn nhỏ hơn lực ma sát trượt

D. Khi vật chuyển động nhanh dần, lực ma sát lớn hơn lực đẩy

Lời giải:

A - sai vì: Lực ma sát lăn cản trở chuyển động của vật này lăn trên vật khác

B - sai vì: Khi vật chuyển động chậm dần, lực ma sát lớn hơn lực đẩy

C - đúng

D - sai vì: Khi vật chuyển động nhanh dần, lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy

Đáp án cần chọn là: C

Câu 13: Có mấy loại lực ma sát?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Lời giải:

Có 3 loại lực ma sát là:

+ Ma sát trượt

+ Ma sát lăn

+ Ma sát nghỉ

Đáp án cần chọn là: C

Câu 14: Có các loại ma sát:

A. Ma sát trượt

B. Ma sát lăn

C. Ma sát nghỉ

D. Cả ba ma sát trên.

Lời giải:

Có 3 loại lực ma sát là:

+ Ma sát trượt

+ Ma sát lăn

+ Ma sát nghỉ

Đáp án cần chọn là: D

Câu 15: Lực nào sau đây không phải là lực ma sát?

A. Lực xuất hiện khi bánh xe trượt trên mặt đường

B. Lực xuất hiện khi lốp xe đạp lăn trên mặt đường

C. Lực của dây cung tác dụng lên mũi tên khi bắn

D. Lực xuất hiện khi các chi tiết máy cọ xát với nhau.

Lời giải:

A - Lực ma sát trượt

B - Lực ma sát lăn

C - không phải lực ma sát

D - lực ma sát

Đáp án cần chọn là: C

Câu 16: Trong các trường hợp lực xuất hiện sau đây trường hợp nào không phải là lực ma sát?

A. Lực xuất hiện khi lốp xe trượt trên mặt đường

B. Lực xuất hiện làm mòn đế giày

C. Lực xuất hiện khi lò xo bị nén hay bị dãn

D. Lực xuất hiện giữa dây curoa và bánh xe truyền chuyển động

Lời giải:

Lực xuất hiện khi lò xo bị nén hay bị dãn không phải là lực ma sát mà là lực đàn hồi.

Đáp án cần chọn là: C

Câu 17: Lực ma sát nào giúp ta cầm quyển sách không trượt khỏi tay?

A. Lực ma sát trượt.

B. Lực ma sát nghỉ.

C. Lực ma sát lăn.

D. Lực ma sát trượt và lực ma sát nghỉ.

Lời giải:

Ta có:

+ Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.

+ Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật chịu tác dụng của vật khác.

=> Lực giúp ta cầm quyển sách không trượt khỏi tay là lực ma sát nghỉ

Đáp án cần chọn là: B

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

3000 bài tập về nhiệt học (có đáp án)

80 bài tập về cơ năng - sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng (2024) có đáp án chi tiết nhất

100 bài tập về áp suất (có đáp án)

100 bài tập về công cơ học - công suất (có đáp án)

3000 bài tập về Cơ học (có đáp án)