Giải Vật Lí 10 Bài 19: Lực cản và lực nâng
Tại sao lại có sự khác biệt như vậy?
Lời giải:
Có sự khác biệt như vậy là do 2 ô tô này có thiết kế khác nhau nên chịu lực cản của không khí là khác nhau. Ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn nên tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với ô tô B.
I. Lực cản của chất lưu
a) Bằng cảm nhận trực giác, em thử đoán xem độ lớn của lực cản phụ thuộc vào những yếu tố nào?
b) Em hãy tìm những thí nghiệm để chứng minh cho những dự đoán của em.
Lời giải:
a) Theo em, độ lớn của lực cản phụ thuộc vào hình dạng (diện tích tiếp xúc) và tốc độ của vật.
b)
- Thí nghiệm chứng minh lực cản phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của vật với không khí.
Ta lấy 2 tờ giấy giống hệt nhau, 1 tờ giấy vo tròn, 1 tờ giấy để phẳng cùng thả ở độ cao h. Quan sát quá trình vật rơi ta thấy, tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn tờ giấy để phẳng, do tờ giấy để phẳng có diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí lớn hơn nên chịu lực cản không khí lớn hơn và rơi chậm hơn tờ giấy vo tròn.
- Thí nghiệm chứng minh lực cản phụ thuộc vào tốc độ của vật.
Khi ta đi nhanh trên đường bằng xe máy ta thấy gió tạt vào mặt mạnh hơn khi ta đi chậm trên đường bằng chiếc xe đạp.
Câu hỏi 1 trang 77 Vật Lí 10: Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô nào chịu lực cản nhỏ hơn?
Lời giải:
Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn. Vì:
- Hình dạng của xe A mềm mại hơn, có hình dạng khí động học giúp diện tích mặt tiếp xúc với không khí nhỏ hơn.
- Với cùng một loại động cơ, cùng khối lượng, đi cùng quãng đường và cùng một tốc độ thì ô tô A tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với ô tô B.
Lời giải:
Ví dụ 1: Vận động viên đua xe đạp khi cần tăng tốc họ thường gập người về phía trước để giảm lực cản của không khí lên cơ thể, cũng như mũ của họ cũng có hình dạng đặc biệt.
Ví dụ 2: Nếu chạy xe máy với tốc độ 50 km/h thì bị gió tạt vào mặt làm rát mặt, còn nếu chạy 20 km/h thì không có cảm giác gió tạt vào mặt.
Lời giải:
Vật chuyển động trong nước có hình dạng phần đầu thon, nhỏ - đó là hình dạng khí động học.
Vật có hình dạng đó khi chuyển động trong nước sẽ làm giảm lực cản của nước đáng kể lên vật, giúp vật chuyển động với tốc độ nhanh hơn.
II. Lực nâng của chất lưu
Lời giải:
Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung mà không bị rơi xuống đất do trọng lực bởi vì khi bay, ngoài trọng lực chuồn chuồn còn chịu tác dụng của lực nâng không khí.
Chuồn chuồn có thể thay đổi lực nâng bằng cách bay nghiêng hoặc đập cánh.
Lời giải:
Các lực tác dụng lên một khinh khí cầu đang lơ lửng trong không khí được biểu diễn như sau:
Lời giải:
Đổi 500 tấn = 5.105 kg.
Máy bay đang bay ngang với tốc độ không đổi. Khi đó:
Lực nâng có độ lớn bằng trọng lực và bằng:
Fnâng = P = 9,8.5.105 = 49.105 N
Câu hỏi 4 trang 79 Vật Lí 10: Nêu những điểm khác biệt giữa lực cản và lực nâng.
Lời giải:
Những điểm khác biệt giữa lực cản và lực nâng:
|
Lực cản |
Lực nâng |
|
- Phụ thuộc vào hình dạng và vận tốc của vật. |
- Không phụ thuộc vào hình dạng và vận tốc của vật. |
|
- Ngược chiều với chiều chuyển động của vật. |
- Vuông góc với phương chuyển động của vật. |
|
- Làm chuyển động của các vật bị chậm lại. |
- Thúc đẩy chuyển động của các vật. |
Lời giải:
- Lực cản phụ thuộc vào hình dạng và tốc độ của vật. Khi xe chạy với tốc độ cao thì lực cản tác dụng lên xe lớn, muốn giảm lực cản này ta cần thay đổi hình dạng của xe. Các kĩ sư đã nghiên cứu và chứng minh được rằng, xe được thiết kế hình con thoi sẽ giảm được lực cản nhiều nhất. Do đó, các phương tiện giao thông tốc độ cao cần có hình con thoi.
Em có thể trang 79 Vật Lí 10: Chỉ ra được lực nâng và lực cản khi máy bay hạ cánh hoặc cất cánh.
Lời giải:
Khi máy bay cất cánh, phần trước máy bay hướng lên, khi đó lực nâng tăng dần, giúp cho máy bay chuyển động lên cao hơn. Ngược lại khi máy bay hạ cánh thì phần đầu máy bay hơi hướng xuống, lực nâng khi đó giảm dần giúp cho máy bay hạ thấp độ cao dần dần cho đến khi tiếp xúc với đường băng.
Máy bay cất cánh
Máy bay hạ cánh
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học
