Giải Vật Lí 10 Bài 2: Một số lực thường gặp
Lời giải:
Ví dụ một con bò kéo một chiếc xe chuyển động trên đường, khi đó chiếc xe chịu tác dụng của các lực:
I. Vật chuyển động dưới tác dụng của các lực cân bằng và không cân bằng
Hãy biểu diễn lực tác dụng của mỗi người lên tủ.
Lời giải:
Dựa vào hình vẽ có thể thấy người A đang kéo chiếc tủ, người B đang đẩy chiếc tủ.
Vậy người A tác dụng dụng lực kéo (mũi tên xanh), người B tác dụng lực đẩy (mũi tên đỏ) lên chiếc tủ.
Lời giải:
a) Hợp lực F cùng hướng với lực F2 và có độ lớn là
b) Hợp lực F trong trường hợp này bằng
c) Hợp lực F cùng hướng với lực F1 và có độ lớn bằng
II. Một số lực thường gặp
Câu hỏi 3 trang 50 Vật Lí 10: Biểu diễn trọng lực tác dụng lên quả táo (G là trọng tâm)
Lời giải:
Trọng lực có:
+ Điểm đặt tại trọng tâm của vật (quả táo).
+ Phương thẳng đứng.
+ Chiều từ trên xuống dưới.
+ Độ lớn phụ thuộc vào khối lượng của vật.
Treo vật ở điểm Q và lặp lại quá trình như trên, đánh dấu được đường thẳng đứng QQ’. Giao điểm G của PP’ và QQ’ là trọng tâm của vật phẳng.
Hãy xác định trọng tâm của mỗi vật phẳng trong hình 2.5
Lời giải:
Thực hiện các thao tác giống như hướng dẫn ta được:
+ Trọng tâm của vật phẳng hình chữ nhật là giao điểm của 2 đường chéo của vật hình chữ nhật và nằm trên vật.
+ Trọng tâm của vật phẳng hình vành khăn là tâm của hình tròn và nằm ngoài vật.
+ Trọng tâm của vật phẳng hình tam giác cân là giao điểm của 2 đường trung tuyến và nằm trên vật.
Câu hỏi 4 trang 51 Vật Lí 10: Tính độ lớn trọng lực tác dụng lên bạn.
Lời giải:
Ví dụ bạn nặng 50 kg, khi đó trọng lực tác dụng lên bạn có độ lớn là:
P = mg = 50.9,8 = 490 N
Lời giải:
Áp dụng công thức: P = mg
Vì thí nghiệm được tiến hành ở cùng một vị trí nên giá trị gia tốc rơi tự do trong các lần đo thay đổi khối lượng quả cân sẽ như nhau.
Gia tốc rơi tự do khi treo 1 quả cân là
Gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo là 9,80 m/s2
Lời giải:
Khi đưa các quả cân lên bề mặt Mặt Trăng, khi đó trọng lượng tương ứng sẽ được tính theo công thức
Trong đó:
+ P’n là trọng lượng tương ứng với số quả cân.
+ mn là khối lượng tương ứng với số quả cân.
+ gMT = 1,6 m/s2.
Thay số vào ta được kết quả như bảng sau:
|
Số quả cân |
Khối lượng (kg) |
Trọng lượng (N) |
|
1 |
0,05 |
0,08 |
|
2 |
0,10 |
0,16 |
|
3 |
0,15 |
0,24 |
|
4 |
0,20 |
0,32 |
|
5 |
0,25 |
0,40 |
- Trục bánh xe chuyển động.
- Viết bảng.
- Ô tô phanh gấp.
Nêu biện pháp làm tăng hoặc làm giảm ma sát trong mỗi trường hợp trên.
Lời giải:
- Trục bánh xe chuyển động: trường hợp này có hại là chính, lực ma sát làm mòn trục bánh xe.
Biện pháp làm giảm lực ma sát bằng cách gắn thêm các ổ bi vào trục quay của bánh xe, hoặc tra dầu mỡ chuyên dụng để trục quay được ổn định và hạn chế bị mòn.
- Viết bảng: trường hợp này có lợi là chính vì khi có lực ma sát thì phấn (hoặc bút dạ) mới có thể viết được trên bảng, không bị trơn trượt.
Biện pháp làm tăng lực ma sát bằng cách để bảng khô mới viết, dùng loại phấn có độ bám dính tốt hoặc tăng độ nhám của bảng.
- Ô tô phanh gấp: trường hợp này vừa có lợi vừa có hại, có lợi ở chỗ nhờ có lực ma sát mà bánh xe ô tô mới hãm phanh được trên mặt đường, giữ cho xe không bị trượt quá xa, có hại ở chỗ làm mòn lốp xe.
Biện pháp làm tăng lực ma sát là sử dụng các loại lốp xe phù hợp với từng loại ô tô và từng loại địa hình mặt đường.
a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.
b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng.
Lời giải:
a) Thùng hàng có khối lượng nên chịu tác dụng của trọng lực (lực hút của Trái Đất).
Thùng hàng đặt trên mặt sàn nằm ngang thì lực ép bằng trọng lượng (độ lớn của trọng lực). Khi đó độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng là: P = mg = 54.9,8 = 529,2 N.
b) Lực ma sát nghỉ khi vật bắt đầu chuyển động là lực ma sát nghỉ cực đại, và thỏa mãn công thức Fma sát trượt Fma sát nghỉ cực đại. Lực đẩy ít nhất bằng 108 N để thùng bắt đầu chuyển động chính là lực ma sát nghỉ cực đại.
Lời giải:
Ví dụ: vận động viên nhảy dù
+ Khi chưa bung dù thì lực cản không khí tác dụng lên vận động viên nhỏ hơn trọng lượng cơ thể, dẫn đến vận động viên rơi nhanh.
+ Khi bung dù, lực cản không khí tác dụng vào phần bên trong của dù rất lớn, thắng được trọng lượng của hệ (người và dù), nên vận động viên có thể rơi chậm hơn, bay lơ lửng và tiếp đất an toàn.
- Khoảng thời gian chuyển động của hệ thống dù để quả trứng không vỡ khi chạm đất.
- Hình dạng và kích thước của hệ thống dù.
Lời giải:
Học sinh có thể làm theo gợi ý sau:
- Sử dụng tấm vải hoặc túi nilong, khâu chụm các góc lại để được hình như cái dù.
- Đặt quả trứng vào hộp nhỏ
- Tiến hành thả
- Các nội dung báo cáo làm theo các câu hỏi nhỏ trên.
Lời giải:
Vì khi bơi, diện tích cơ thể chịu lực cản của nước ít hơn do hình dạng khí động học khác khi lội.
Bạn hãy tìm đọc câu chuyện về Archimedes và lí giải của ông giúp dẫn tới công thức tính độ lớn lực đẩy của chất lỏng lên vật.
Lời giải:
Câu chuyện về Archimedes và lí giải của ông giúp dẫn tới công thức tính độ lớn lực đẩy của chất lỏng lên vật.
Một ngày tháng tư năm 231 trước Công Nguyên, quốc vương Hieron triệu tập cuộc họp bất ngờ các quần thần:
- Hôm nay trẫm mời các khanh tới đây không phải là để thương thuyết bàn kế an trị quốc dân, cũng không phải để nghiên cứu đối sách với sự bành trướng của La Mã, mà mong các khanh giải quyết một vấn đề khó khăn làm trẫm rất đau đầu!
Quốc vương chỉ vào chiếc vương miện tỏa ra ánh vàng lấp lánh trên tay người hầu đứng bên mình, nói tiếp:
- Chiếc vương miện này mấy ngày trước đây là do trẫm giao 15 lạng vàng ròng cho thợ đúc thành. Tuy trọng lượng vẫn vậy nhưng trẫm hoài nghi tên thợ đó có thể lấy bớt một phần vàng, thế vào đó một kim loại nào đó. Cho nên, trẫm hi vọng các khanh có thể nghĩ ra cách gì hay kiểm tra xem thực hư ra sao, song nhất thiết không được làm hư hại cái vương miện này!
Lời quốc vương đã dứt. Các đại thần lo lắng nhìn nhau, chẳng ai cất nổi lên lời, họ đều cho rằng chẳng sao có thể làm nổi một việc như thế!
- Thưa bệ hạ theo ý thần trong thiên hạ chỉ có một người có thể giải quyết điều khó khăn làm bệ hạ băn khoăn!
- Ai vậy? - Quốc vương sốt ruột hỏi.
- Đó là Acsimet!
Quốc vương chợt nhớ ra: "Ở Syracut, mọi người nói là chẳng vấn đề khó nào mà Acsimet không giải đáp nổi sao? Giờ đây ngoài việc mời Acsimet tìm ra bí mật chiếc vương miện, hẳn trong nước chẳng tìm ra người thứ hai”. Thế là quốc vương ra lệnh cho người hầu:
- Truyền chỉ, triệu ngay Acsimet vào cung!
Acsimet vào triều. Nghe xong yêu cầu của quốc vương, biết rằng đây là một vấn đề rất khó giải quyết, Acsimet nói:
- Xin bệ hạ cho thần một ít ngày suy nghĩ, thử nghiệm.
Quốc vương Hieron đương nhiên là chấp nhận, bởi ông tin Acsimet.
Acsimet nhận chiếc vương miện đem theo về nhà. Chiếc vương niệm đẹp tuyệt vời đó đâu ngờ lại khiến ông đau đầu suy nghĩ đêm ngày.
Thời gian cứ ngày qua ngày trôi đi, Acsimet vẫn không tìm ra cách gì hữu hiệu. Ông gầy sọp đi, hai mắt hõm sâu, đôi lông mày luôn nhíu lại, quên đêm, quên ngày, ngồi trước bàn cát vẽ vẽ, xóa xóa, khiến người vợ của ông vô cùng lo lắng.
Đã 2 tháng trôi qua Acsimet vẫn chưa tìm ra kết quả nào! Một hôm vào sáng sớm, quốc vương Hieron giáng chỉ truyền Acsimet vào cung. Người vợ nhìn thấy chồng đầu tóc rối bời, tớp túa mồ hôi bèn khuyên chồng vào tắm ở bồn tắm.
Acsimet vừa đi vào bồn tắm vừa nghĩ ngợi, khi cởi bỏ quần áo, dìm mình trong bồn chứa đầy nước sạch, ý nghĩ ông vẫn tập trung ở việc “bí mật chiếc vương miện là ở chỗ nào? Làm sao tìm ra nó?”. Bỗng ông chú ý tới có một phần nước của bồn tắm trào ra khi ông dìm mình trong bồn tắm. Đột nhiên một ý nghĩ lóe lên trong đầu ông khiến ông hét tướng lên:
- Ơ rê ca! Ơ rê ca (Tìm thấy rồi! Tìm thấy rồi)
Và rồi ông nhảy ra khỏi bồn tắm, chạy vọt ra đường, mừng rỡ khôn tả. Mãi khi thấy người đi đường cứ chỉ chỉ trỏ trỏ, ông mới tỉnh ra là trên người mình chẳng có gì, vội quay về nhà.
Một giờ sau, Acsimet ăn mặc chỉnh tề, đầu óc phấn chấn vào bái kiến quốc vương.
- Thưa bệ hạ thần đã tìm ra cách rất đơn giản để tìm ra bí mật của chiếc vương miện!
- Mau nói, mau nói! Quốc vương Hieron vui sướng giục. Khi đó Acsimet mới gọi người đưa tới 3 vật: một tảng sắt, một tảng vàng ròng, và chiếc vương miện. Cả 3 vật có trọng lượng bằng nhau. Ông lần lượt cho nhúng ngập chúng vào một chiếc bình được đổ đầy nước, và đo lượng nước trào ra.
Kết quả là lượng nước trào ra khi nhúng ngập chiếc vương miện nhiều hơn khi nhúng ngập tảng vàng, ít hơn tảng sắt.
Acsimet giải thích:
- Đáp án chính là đây! Chiếc vương miện không phải bằng toàn vàng ròng, cũng không phải bằng sắt! Khi thợ kim hoàn làm chiếc vương miện này chắc chắn đã trộn không ít bạc vào trong vàng!
Lý lẽ đanh thép của Acsimet khiến tên thợ kim hoàn hết đường chối cãi, phải thú nhận là đã thay một lượng bạc vào để đúc chiếc vương miện.
Lời giải:
Ta thấy:
- Ở (1) Vật đang chuyển động lên trên chứng tỏ độ lớn của lực đẩy Archimedes FA lớn hơn trọng lượng P của vật.
- Ở (2) Vật đang nằm cân bằng trên mặt thoáng chứng tỏ độ lớn của lực đẩy Archimedes FA bằng trọng lượng P của vật.
Suy ra: độ lớn của lực đẩy Archimedes FA ở (1) lớn hơn độ lớn của lực đẩy Archimedes FA ở (2).
Từ đó, rút ra nguyên tắc để chế tạo tàu, thuyền.
Lời giải:
- Cách đặt bát bằng kim loại để nó nổi trên mặt nước: Ta đặt sao cho phần thể tích của bát ở trên bề mặt nước là lớn nhất, tức là đặt phần đáy bát xuống mặt nước. Vì thể tích của bát lớn nên trọng lượng nước bị chiếm chỗ cũng lớn hơn và sức đẩy có được do nước cũng lớn, cho dù có thêm đồ vật trong bát vẫn nổi trên mặt nước.
- Nguyên tắc chế tạo tàu thuyền:
+ Tạo nhiều phần rỗng trên thuyền.
+ Tàu càng lớn, trọng lượng nước mà tàu chiếm chỗ càng lớn, sức đẩy mà tàu thu được cũng càng lớn.
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động
