Vận dụng mối liên hệ ở phương trình (1) để giải thích các hiện tượng sau:
a) Xe đua thường có khối lượng nhỏ.
b) Người chơi quần vợt muốn bóng chuyển động thật nhanh để ghi điểm thì đánh càng mạnh.
c) Hãy giải thích lí do tốc độ giới hạn quy định cho xe tải thường nhỏ hơn của xe con.
Dựa vào phương trình:
\(a = \frac{F}{m}\) hay \(F = ma\) (1)
a) Do gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng nên xe đua có khối lượng càng nhỏ thì gia tốc sẽ càng lớn giúp dễ dàng thay đổi tốc độ hơn => xe chuyển động nhanh hơn.
b) Do lực tác dụng và gia tốc tỉ lệ thuận với nhau nên muốn tăng gia tốc thì phải tăng lực tác dụng => Muốn bóng chuyển động nhanh thì đánh càng mạnh.
c) Gọi khối lượng của xe tải là m1; khối lượng của xe con là m2.
Dưới tác dụng của cùng một lực F, ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}{m_1} = \frac{F}{{{a_1}}}\\{m_2} = \frac{F}{{{a_2}}}\end{array} \right.\) (1)
Mà \({m_1} > {m_2}\) (2)
Từ (1) và (2) suy ra: \({a_1} < {a_2}\)
Do đó, tốc độ giới hạn quy định cho xe tải thường nhỏ hơn của xe con.
Các bài tập cùng chuyên đề
1. Nêu một số ví dụ cho thấy khối lượng của vật càng lớn thì mức quán tính của vật càng lớn. Điều này có ý nghĩa gì trong thực tiễn?
2. Cho đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa các lực tác dụng lên một vật và gia tốc gây ra tương ứng (Hình 15.1). Khối lượng của vật là:
A. 1,0 kg B. 2,0 kg
C. 0,5 kg D. 1,5 kg
Thí nghiệm được thiết lập như Hình 15.2
Kết quả thí nghiệm ghi trong bảng 15.1
Thảo luận:
a) Dựa vào số liệu trong Bảng 15.1, hãy vẽ đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a:
- Vào F (ứng với m + M = 0,5 kg), (Hình 15.3a). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?
- Vào \(\frac{1}{{m + M}}\) (ứng với F = 1 N), (Hình 15.3b). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?
b) Nêu kết luận về sự phụ thuộc của gia tốc vào độ lớn của lực tác dụng và khối lượng của vật.
1. Trong các cách viết hệ thức của định luật 2 Newton sau đây, cách viết nào đúng?
A. \(\overrightarrow F = m.a\)
B. \(\overrightarrow F = - m.\overrightarrow a \)
C. \(\overrightarrow F = m.\overrightarrow a \)
D. \(-\overrightarrow F = m.\overrightarrow a \)
2. Một quả bóng khối lượng 0,5 kg đang nằm trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với một lực 250 N. Thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,02 s. Quả bóng bay đi với tốc độ:
A. 0,01 m/s B. 0,10 m/s
C. 2,50 m/s D. 10,00 m/s
3. Dưới tác dụng của hợp lực 20 N, một chiếc xe đồ chơi chuyển động với gia tốc \(0,4m/{s^2}\). Dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc bao nhiêu?
4. Tại sao máy bay khối lượng càng lớn thì đường băng phải càng dài?
Từ số liệu của bảng 1.1, hãy chỉ ra mối liên hệ giữa gia tốc của xe với lực tác dụng lên nó.
Ngoài lực của động cơ, thời gian tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như điều kiện mặt đường thử nghiệm, khối lượng xe, điều kiện thời tiết, lốp xe, độ cao so với mực nước biển, v.v...Mẫu xe điện có thời gian tăng tốc nhanh nhất được thử nghiệm đã tăng tốc từ 0 km/h đến 97,0 km/h trong 1,98 giây. Hãy tính gia tốc của xe và lực để tạo ra gia tốc của xe và lực để tạo ra gia tốc đó. Coi xe chuyển động biến đổi đều và khối lượng của mẫu xe này là 2,00 tấn
Thông số của một mẫu xe ô tô được cung cấp như bảng dưới đây:
a) Hãy đổi các thông số về độ dài, khối lượng, tốc độ ở bảng trên sang giá trị theo đơn vị đo trong hệ SI.
b) Tính lực tác dụng để mẫu xe trên chở đủ tải trọng và tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ tối ưu trong 2 giây.
Hãy chỉ ra tổ hợp đơn vị cơ sở của đơn vị dẫn xuất niutơn
Chứng tỏ rằng các công thức ở chủ đề trước không vi phạm về đơn vị:
a) \(s = {v_0}t + \frac{1}{2}a{t^2}\)
b) \(s = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2{\rm{a}}}}\)
Một vật rơi xuống, khi va chạm với mặt đất thì giảm tốc độ đột ngột về không trong khoảng thời gian rất ngắn.
a) Hãy xác định hướng của hợp lực tác dụng lên vật khi va chạm với mặt đất.
b) Hãy giải thích vì sao một cốc thủy tinh nếu rơi xuống đệm cao su thì không bị vỡ như khi rơi xuống mặt sàn cứng. Biết thời gian nếu cốc va chạm với mặt sàn cứng là 0,01 giây, thời gian nếu cốc va chạm với đệm cao su là 0,20 giây.
Một người có khối lượng 60,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 20,0 kg. Khi xuất phát, hợp lực tác dụng lên xe đạp là 200 N. Giả sử hợp lực tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính vận tốc của xe đạp sau 5,00 s.
Một thiết bị vũ trụ có khối lượng 70,0 kg. Khi thiết bị này cất cánh từ bề mặt Mặt Trăng, lực nâng hướng thẳng đứng, lên khỏi bề mặt Mặt Trăng do động cơ tác dụng lên thiết bị là 500 N. Gia tốc rơi tự do trên bề mặt Mặt Trăng là \(1,6m/{s^2}\). Hãy xác định:
a) Trọng lượng của thiết bị này khi ở trên Mặt Trăng.
b) Tổng hợp lực nâng của động cơ và lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị.
c) Gia tốc của thiết bị khi cất cánh từ bề mặt Mặt Trăng.
Từ kết quả thí nghiệm, hãy nhận xét về mối liên hệ giữa gia tốc mà vật thu được với độ lớn của lực tác dụng vào vật.
Dựa vào đồ thị 2, trả lời các câu hỏi sau:
a) Đồ thị 2 có dạng gì?
b) Gia tốc của vật có mối liên hệ như thế nào với khối lượng của vật khi vật lực tác dụng vào vật không đổi?
Quan sát Hình 10.10, nhận xét trong trường hợp nào thì ta có thể dễ dàng làm xe chuyển động từ trạng thái đứng yên. Giả sử lực tác dụng trong hai trường hợp có độ lớn tương đương nhau. Giải thích.
Áp dụng công thức định luật II Newton (10.1) để lập luận rẳng khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
Một xe bán tải khối lượng 2,5 tấn đang di chuyển trên cao tốc với tốc độ 90 km/h. Các xe cần giữ khoảng cách an toàn so với xe chạy phía trước 70 m. Khi xe đi trước có sự cố và dừng lại đột ngột. Hãy xác định lực cản tối thiểu để xe bán tải có thể dừng lại an toàn
Trong trò chơi thổi viên bi, mỗi bạn sử dụng một ống bơm khí từ vật liệu đơn giản như Hình 10.11, thổi khí vào viên bi được đặt trên ray định hướng. Người chơi sẽ chiến thắng khi thổi viên bi đi xa hơn sau ba lần. Hãy sử dụng định luật II Newton giải thích làm thế nào để có thể chiến thắng trò chơi này.
Nhận xét về chuyển động của thùng hàng khi chịu tác dụng của lực đẩy và kéo cùng độ lớn trong Hình 10.12 và chuyển động của quyển sách khi lần lượt chịu tác dụng của lực theo các hướng khác nhau như trong Hình 10.13.
Một máy bay chở khách có khối lượng tổng cộng là 300 tấn. Lực đẩy tối đa của động cơ là 440 kN. Máy bay phải đạt tốc độ 285 km/h mới có thể cất cánh. Hãy tính chiều dài tối thiểu của đường băng để đảm bảo máy bay cất cánh được, bỏ qua ma sát giữa bánh xe của máy bay và mặt đường băng và lực cản không khí.
Biểu thức nào sau đây là biểu thức của định luật II Newton khi vật có khối lượng không đổi trong quá trình xem xét?
A. \(\overrightarrow a = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)
B. F = m. a
C. \(a = \frac{{v - {v_0}}}{{t - {t_0}}}\)
D. \(a = \frac{{\overrightarrow v - \overrightarrow {{v_0}} }}{{t - {t_0}}}\)
Những nhận định nào sau đây là đúng?
1. Khi vật chỉ chịu tác dụng của lực \(\overrightarrow F \) thì gia tốc \(\overrightarrow a \) mà vật thu được cùng phương nhưng ngược chiều với \(\overrightarrow F \).
2. Khi vật chỉ chịu tác dụng của lực \(\overrightarrow F \) thì gia tốc \(\overrightarrow a \) mà vật thu được cùng hướng với \(\overrightarrow F \).
3. Khi vật chịu tác dụng của hai lực cân bằng thì gia tốc \(\overrightarrow a \) mà vật thu được khác không.
4. Khi vật chịu tác dụng của nhiều lực thì gia tốc \(\overrightarrow a \) mà vật thu được cùng hướng với lực tổng hợp tác dụng lên vật.
A. 2, 4. B. 1, 3.
C. 1, 4. D. 3, 4.
Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 7,5 kg làm vật thay đổi tốc độ từ 8 m/s đến 3 m/s trong khoảng thời gian 2 s nhưng vẫn giữ nguyên chiều chuyển động. Lực tác dụng vào vật có giá trị là
A. 18,75 N. B. – 18,75 N.
C. 20,5 N. D. – 20,5 N.
Một vật chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung đều sẽ chịu tác dụng của lực cản. Xét một viên bi thép có khối lượng 1 g đang ở trạng thái nghỉ được thả rơi trong dầu. Người ta khảo sát chuyển động của viên bi trong dầu và vẽ đồ thị tốc độ theo thời gian của viên bi như Hình 10.2. Cho biết lực đẩy Archimedes có độ lớn là \({F_A} = 1,{2.10^{ - 3}}N\) và lấy g = 9,8 m/s2. Độ lớn lực cản của dầu tác dụng lên viên bi sau thời điểm t2 là
A. 8,6.10-3 N. B. 8,7.10-3 N.
C. 8,8.10-3 N. D. 8,9.10-3 N.
Trên đường khô ráo, một người đang lái xe với tốc độ v thì nhìn thấy đèn xanh ở xa còn 3 giây nên quyết định hãm phanh để xe chuyển động chậm dần đều. Biết sau khi hết đèn xanh, đèn vàng sẽ hiện trong 2 giây rồi đến đèn đỏ. Khi vừa chuyển sang màu đỏ thì xe đứng lại. Khi đường trơn trượt, để đảm bảo an toàn, người lái xe hãm phanh sao cho độ lớn của tổng hợp lực khi này bằng 5/8 lần so với khi đường khô ráo. Hỏi người lái xe phải bắt đầu hãm phanh kể từ khi nhìn thấy đèn xanh còn lại bao nhiêu giây, ứng với tốc độ lúc hãm phanh cũng là v, để vừa dừng lại khi bắt đầu có tín hiệu đèn đỏ?
A. 5 s. B. 6 s.
C. 7 s. D. 8 s.
Để giảm tai nạn giữa tàu hỏa và các phương tiện giao thông đường bộ khác, các vị trí giao nhau của đường sắt và đường bộ, người ta thường có lắp đặt các thanh chắn (barrier). Khi đèn báo hiệu có tàu đến, barrier sẽ được kéo xuống và tất cả các phương tiện tham gia giao thông không được đi qua đường ray. Dựa vào kiến thức đã học, em hãy giải thích tại sao barrier cần lại được kéo xuống sớm vài phút trước khi tàu đến.
Một lực có độ lớn không đổi 2,5 N tác dụng vào một vật có khối lượng 200 g đang đứng yên. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 4 s tiếp theo bằng bao nhiêu? Biết lực ma sát có tác dụng không đáng kể, có thể bỏ qua.
Lần lượt tác dụng một lực có độ lớn không đổi F lên vật 1 có khối lượng m1 và vật 2 có khối lượng m2 thì thấy gia tốc của hai vật có độ lớn lần lượt là 5 m/s2 và 10 m/s2. Hỏi nếu tác dụng lực này lên vật 3 có khối lượng m3 = m1 – m2 thì độ lớn gia tốc của vật 3 bằng bao nhiêu?
Một viên bi có khối lượng 3 kg ở trạng thái nghỉ được thả rơi tại độ cao 5 m so với mặt đất tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2. Biết rằng trong quá trình chuyển động, vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực cản của không khí có độ lớn không đáng kể. Xác định vận tốc của viên bi ngay trước khi nó chạm đất.
Một người mua hàng đẩy giỏ xe ban đầu đứng yên bởi một lực có độ lớn không đổi F thì nhận thấy phải mất t giây để xe đạt được tốc độ v. Biết rằng ban đầu giỏ xe không chứa hàng hóa và khối lượng của xe khi đó là m. Hỏi sau khi hàng được đặt xe trong giỏ xe thì người này có cần phải tác dụng một lực F’ bằng bao nhiêu so với F để xe cũng đạt được tốc độ v từ trạng thái nghỉ sau t giây? Biết khối lượng hàng hóa là m/2.
Một xe lăn có khối lượng 50 kg đang đứng yên trên mặt sàn nằm ngang thì chịu tác dụng bởi một lực kéo không đổi theo phương ngang làm cho xe chuyển động từ đầu phòng đến cuối phòng trong khoảng thời gian 15 s. Nếu người ta đặt xe lên một kiện hàng thì nhận thấy thời gian chuyển động của xe lúc này là 25 s dưới tác dụng của lực trên. Xem mọi ma sát là lực cản của không khí là không đáng kể. Khối lượng của kiện hàng được đặt lên xe là bao nhiêu?
