Công thức Vật Lí 10 chương Động lực học

1. Phương pháp giải

Tổng hợp lực – Hợp lực tác dụng

- Tổng hợp lực là phép thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy.

- Lực thay thế gọi là hợp lực.

- Về mặt toán học, ta có thể tìm hợp lực bằng phép cộng vectơ

$\overrightarrow{\text{ F}}\text{ =}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{1}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{2}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{3}}}\text{ +}...$

 Các lực cân bằng

- Xét trường hợp một vật đứng yên dưới tác dụng của nhiều lực, khi đó tổng hợp tác dụng lên vật bằng 0. Ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực cân bằng và vật ở trạng thái cân bằng

$\overrightarrow{\text{ F}}\text{ =}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{1}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{2}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{3}}}\text{ +}...\text{= }\overrightarrow{0}$

Định luật II Newton

- Mối quan hệ giữa ba đại lượng: gia tốc, lực và khối lượng đã được Newton khái quát trong một phương trình vectơ, gọi là định luật II Newton.

- Nội dung định luật II Newton: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

$\overrightarrow{\mathrm{a}}=\frac{\overrightarrow{\mathrm{F}}}{\mathrm{m}}$

Về mặt Toán học, định luật II Newton có thể viết là: $\overrightarrow{\mathrm{F}}=\mathrm{m}.\overrightarrow{\mathrm{a}}$

Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng $\overrightarrow{{\mathrm{F}}_1}$,$\overrightarrow{{\mathrm{F}}_2}$,$\overrightarrow{{\mathrm{F}}_3}$…….thì $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ là hợp lực của các lực đó:

$\overrightarrow{\text{F}}=\overrightarrow{{\text{F}}_{\text{1}}}\text{ + }\overrightarrow{{\text{F}}_{\text{2}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{3}}}\text{+ }...$

Định luật III Newton

- Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối.

$\overrightarrow{{\mathrm{F}}_{\mathrm{AB}}}=-\overrightarrow{{\mathrm{F}}_{\mathrm{BA}}}$

- Hai lực trực đối là hai lực có tác dụng theo cùng một đường thẳng, ngược chiều nhau, có độ lớn bằng nhau và điểm đặt lên hai vật khác nhau, xuất hiện và mất đi đồng thời.

Trọng lực

Dựa vào định luật II Newton, trường hợp vật rơi tự do, ta tìm được công thức của trọng lực: $\overrightarrow{\mathrm{P}}=\mathrm{m}.\overrightarrow{\mathrm{g}}$

Trọng lượng

- Công thức tính trọng lượng: $\mathrm{P}=\mathrm{m}.\mathrm{g}$

Công thức của lực ma sát trượt

- Tỉ số giữa độ lớn của lực ma sát trượt ${\overrightarrow{\mathrm{F}}}_{\mathrm{ms}}$ và áp lực $\overrightarrow{\mathrm{N}}$ gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là $\mathrm{\mu }$. Hệ số $\mathrm{\mu }$ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

- Công thức tính lực ma sát trượt ${\mathrm{F}}_{\mathrm{ms}}=\mathrm{\mu }.\mathrm{N}$

Moment lực

- Moment lực đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.

$\text{M = F. d}$

Moment của ngẫu lực

Vì hai lực $\overrightarrow{{\text{F}}_1}$ và ${\text{F}}_2$ đều làm cho vật quay theo một chiều nên moment của ngẫu lực M được xác định

${\text{M = F}}_{\text{1}}{\text{.d}}_{\text{1}}{\text{ + F}}_{\text{2}}{\text{.d}}_{\text{2}}$ hay $\text{M = F.d}$

Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn

+ Điều kiện cân bằng thứ nhất là tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0

$\overrightarrow{{\mathrm{N}}_{\mathrm{A}}}+\overrightarrow{{\mathrm{N}}_{\mathrm{B}}}+\overrightarrow{{\mathrm{F}}_{\mathrm{msn}}}+\overrightarrow{\mathrm{P}}=0$

+Điều kiện cân bằng thứ hai đối với trục quay A

$\text{P.}\frac{1}{2}\sqrt{{\mathrm{h}}^2+{\mathrm{d}}^2}-{\mathrm{N}}_{\mathrm{B}}.\mathrm{h}=0$

2. Bài tập vận dụng

Bài 1: Hai vật ở cùng độ cao, vật I được ném ngang với vận tốc đầu v₀, cùng lúc đó vật II được thả rơi tự do không vận tốc đầu. Bỏ qua sức cản của không khí. Kết luận nào sau đây đúng?

A. Vật I chạm đất trước vật II.

B. Vật I chạm đất sau vật II.

C. Vật I chạm đất cùng vật II.

D. Thời gian rơi phụ thuộc vào khối lượng của một vật.

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: Thời gian vật chạm đất là:

Suy ra, hai bi chạm đất cùng lúc.

Bài 2: Một vật được ném theo phương ngang với tốc độ v₀ = 10 m/s từ độ cao h so với mặt đất. Chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho gốc O trùng với vị trí ném, Ox theo chiều của vectơ v₀, Oy hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc thời gian là lúc ném. Lấy g = 10 m/s², phương trình quỹ đạo của vật là:

A. y = 10t + 5t².

B. y = 10t + 10t².

C. y = 0,05x².

D. y = 0,1x².

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: Phương trình quỹ đạo của vật là:

Bài 3: Một người đứng ở một vách đá nhô ra biển và ném một hòn đá theo phương ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s. Vách đá cao 50 m so với mặt nước biển. Lấy g = 9,8 m/s². Sau bao lâu thì hòn đá chạm mặt nước?

A. 3,19 s.

B. 2,43 s.

C. 4,11 s.

D. 2,99 s.

Lời giải:

Đáp án: A.

HD Giải: Thời gian từ lúc hòn đá rơi đến lúc chạm mặt nước là:

Bài 4: Điều nào sau đây không đúng khi nói về chuyển động của vật ném ngang?

A. Quỹ đạo của chuyển động ném ngang là đường thẳng.

B. Vectơ vận tốc tại mỗi điểm trùng với tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm đó.

C. Lực duy nhất tác dụng vào vật là trọng lực (bỏ qua sức cản của không khí).

D. Tầm xa của vật phụ thuộc vào vận tốc ban đầu.

Lời giải:

Đáp án: A.

HD Giải: Quỹ đạo chuyển động của một vật được ném theo phương ngang là một đường Parabol có phương trình là:

Bài 5: Một vận động viên mô tô địa hình chuyển động theo phương nằm ngang rời khỏi một điểm cao 1,25m so với mặt đất và chạm đất tại điểm cách đó 10m. Lấy g = 10 m/s². Vận tốc tại điểm bắt đầu bay bằng:

A. 20 m/s.

B. 15 m/s.

C. 10 m/s.

D. 5 m/s.

Lời giải:

Đáp án: A.

HD Giải: Tầm bay xa của vật là:

Bài 6: Tác dụng vào một vật đồng thời hai lực F₁→và F₂→ trong đó F₁ = 30N và F₂ = 40N. Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn 70N.

B. Hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn 10N.

C. Hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn 50N.

D. Chưa đủ cơ sở để kết luận.

Lời giải:

Đáp án: D.

HD Giải: Hợp lực F² = F₁² + F₂² + 2F₁F₂cosα, đề bài cho thiếu α nên chưa thể tìm ra được hợp lực.

Bài 7: Trong những trường hợp nào sau đây vật chuyển động chịu tác dụng của hợp lực khác không.

A. Xe được đẩy lên dốc đều.

B. Người nhảy dù đang rơi đều thẳng đứng xuống.

C. Viên bi gắn ở đầu sợi dây được quay chuyển động tròn đều trong mặt phẳng ngang.

D. Cả ba trường hợp A, B và C.

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: Trường hợp C vật chịu tác dụng của lực hướng tâm.

Bài 8: Điều nào sau đây là sai khi nói về trọng lực?

A. Trọng lực được xác định bởi biểu thức P = mg.

B. Trọng lực tác dụng lên vật thay đổi theo vị trí của vật trên trái đất.

C. Trọng lực tác dụng lên vật tỉ lệ nghịch với khối lượng của chúng.

D. Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên vật.

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: P = mg: trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng.

Bài 9: Lực đàn hồi xuất hiện khi:

A. vật đứng yên.

B. vật chuyển động có gia tốc.

C. vật đặt gần mặt đất.

D. vật có tính đàn hồi bị biến dạng.

Lời giải:

Đáp án: D.

HD Giải: Lực đàn hồi xuất hiện khi vật có tính đàn hồi bị biến dạng (nén hoặc dãn).

Bài 10: Lực ma sát trượt xuất hiện khi:

A. vật đặt trên mặt phẳng nghiêng.

B. vật bị biến dạng.

C. vật chịu tác dụng của ngoại lực nhưng nó vẫn đứng yên.

D. vật trượt trên bề mặt nhám của vật khác.

Lời giải:

Đáp án: D.

HD Giải: Lực ma sát trượt:

Điều kiện xuất hiện: Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên mặt một vật khác và có tác dụng cản trở lại chuyển động trượt của vật.

Đặc điểm của lực ma sát trượt:

    + Gốc: trên vật chuyển động trượt (chỗ tiếp xúc).

    + Phương: song song (tiếp tuyến) với mặt tiếp xúc.

Bài 11: Vật chuyển động thẳng đều với vận tốc v. Kết luận nào sau đây là đúng?

A. vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

B. không có lực nào tác dụng lên vật, hoặc là có các lực tác dụng lên vật nhưng chúng cân bằng nhau.

C. vật không chịu tác dụng của lực ma sát.

D. gia tốc của vật không thay đổi.

Lời giải:

Đáp án: B.

HD Giải: Theo định luật I Newton, khi không có lực tác dụng hoặc tổng các lực tác dụng bằng 0 (các lực cân bằng nhau) thì vật chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên.

Bài 12: Trường hợp nào sau đây không liên quan đến tính quán tính của vật?

A. khi áo có bụi ta giũ mạnh, áo sẽ sạch bụi.

B. bút máy tắc mực, ta vẩy cho mực ra.

C. khi lái xe tăng ga, xe lập tức tăng tốc.

D. khi đang chạy nếu bị vấp, người sẽ ngã về phía trước.

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn → Khi lái xe tăng ga, xe lập tức tăng tốc không liên quan đến quán tính.

Bài 13: Lực hấp dẫn giữa hai vật chỉ đáng kể khi các vật có:

A. thể tích rất lớn.

B. khối lượng rất lớn.

C. khối lượng riêng rất lớn.

D. dạng hình cầu.

Lời giải:

Đáp án: B.

với G = 6,67.10^-11 (Nm²/kg²) gọi là hằng số hấp dẫn.

Vì G rất nhỏ nên F_hd chỉ đáng kể khi m₁.m₂ rất lớn → khối lượng các vật rất lớn.

Bài 14: Lực đàn hồi không có đặc điểm nào sau đây:

A. ngược hướng với biến dạng.

B. tỉ lệ với biến dạng.

C. không có giới hạn.

D. xuất hiện khi vật đàn hồi bị biến dạng.

Lời giải:

Đáp án: C.

HD Giải: Giới hạn đàn hồi là giới hạn khi tác dụng lực vào vật, vật không lấy lại được hình dạng ban đầu.

Bài 15: Một vật điểm đứng yên dưới tác dụng của 3 lực 6N, 8N và 10N. Hỏi góc giữa hai lực 6N và 8N bằng bao nhiêu?

A. 30^o.

B. 45^o.

C. 60^o.

D. 90^o.

Lời giải:

Đáp án: D.

HD Giải: Dễ thấy 6² + 8² = 10² → Góc giữa lực 6 N và 8N là 90^o.

Xem thêm các dạng bài tập khác:

20 Bài tập công thức lực ma sát lăn khi lên dốc (2024)

30 Bài tập về động lực học chất điểm (2024)

30 bài tập về Định luật III Newton (2024)

30 Bài tập về Định luật 1 Newton (2024)

30 bài tập về Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm (2024)