Một ô tô mô hình được thả nhẹ từ trạng thái nghỉ từ độ cao h của một cái rãnh không ma sát. Rãnh được uốn thành đường tròn có đường kính D ở
117
17/01/2024
Câu hỏi 26.1 trang 48 SBT Vật lí 10: Một ô tô mô hình được thả nhẹ từ trạng thái nghỉ từ độ cao h của một cái rãnh không ma sát. Rãnh được uốn thành đường tròn có đường kính D ở phía cuối như trên Hình 26.1. Ô tô này trượt trên rãnh được cả vòng tròn mà không bị rơi. Giá trị tối thiểu của h là:

A. 5D4 .
B. 3D2 .
C. 5D2 .
D. 5D3 .
Trả lời
Đáp án đúng là: A
Chọn mốc tính thế năng tại mặt phẳng ngang.
Cơ năng tại đỉnh dốc: W1=Wd1+Wt1=12m.02+mgh=mgh
Cơ năng tại điểm cao nhất của vòng tròn: W2=Wd2+Wt2=12mv2+mgD
Do bỏ qua ma sát nên cơ năng coi như bảo toàn:
W1=W2⇔mgh=12mv2+mgD⇔v2=2g(h−D)
Khi ô tô lên đỉnh cao nhất của vòng tròn, hợp lực của trọng lực và phản lực tác dụng lên ô tô đóng vai trò là lực hướng tâm (trọng lực và phản lực có phương thẳng đứng, hướng xuống):
Fht=P+N⇒N=Fht−P=mv2r−mg=m2g(h−D)D2−mg
Để ô tô không bị rơi khi lên đỉnh vòng tròn thì:
N≥0⇔m2g(h−D)D2−mg≥0⇔h−D≥D4⇒h≥5D4⇒hmin=5D4
Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật Lí lớp 10 sách Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:
Bài 24: Công suất
Bài 25: Động năng, thế năng
Bài 26: Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng
Bài 27: Hiệu suất
Bài tập cuối chương 4 trang 52
Bài 28: Động lượng