I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng Câu hỏi 1
Từ số liệu của bảng 1.1, hãy chỉ ra mối liên hệ giữa gia tốc của xe với lực tác dụng lên nó. Gợi ý đáp án
Ta thấy khi lực tác dụng tăng thì gia tốc của xe cũng tăng theo.
Khi F1 = 0,071 N ứng với a1 = 0,206 m/s2 Suy ra: k1= ≈ 0,345
Khi F2 = 0,089 N ứng với a2 = 0,263 m/s2. Suy ra: k2= ≈0,338
Khi F3 = 0,108 N ứng với a3 = 0,315 m/s2. Suy ra k3= ≈ 0,343
Khi F4 = 0,127 N ứng với a3= 0,369 m/s2. Suy ra k4= ≈ 0,344
Khi F5 = 0,144 N ứng với a1 = 0,423 m/s2. Suy ra k5 = ≈ 0,340
Từ đó có thể thấy F và a tỉ lệ thuận với nhau. Câu hỏi 2
Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm như thế nào? Gợi ý đáp án
Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm cho các xe
có khối lượng m khác nhau, tổng hợp các kết quả đo giá trị a của gia tốc khi cảm biến lực cho giá trị như nhau.
Tìm hiểu thêm trang 45 SGK Vật lý 10 CD: 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, vv… 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 đó. Coi xe chuyển động biến đổi đều và khối lượng của mẫu xe này là 2,00 tấn.
Hãy tìm hiểu thêm về hai mẫu xe khác và tính các kết quả tương tự cho mỗi xe Gợi ý đáp án
Đổi đơn vị: 0 km/h = 0 m/s; 97 km/h = 27 m/s; 2 tấn = 2000 kg. Gia tốc của xe: a = =
Lực để tạo ra gia tốc đó: F = ma = 2000.13,6 = 27200N
Lấy ví dụ về 2 mẫu xe khác.
Ví dụ 1: Airspeeder, mẫu xe đua bay có thể tăng tốc từ 0 lên 100 km/h chỉ trong 2,8 giây và
chiếc xe này có khối lượng 130 kg.
Đổi đơn vị: 100 km/h = 27,8 m/s Gia tốc của xe đua: a = ực
để tạo ra gia tốc đó: F = ma = 130.9,93 = 1290,9 N
Ví dụ 2: Pininfarina Battista 2020 đang là siêu xe tăng tốc nhanh nhất thế giới khi chỉ mất 1,9
giây để đạt vận tốc 100 km/h có khối lượng khoảng 1996 kg.
Đổi đơn vị: 100 km/h = 27,8 m/s; Gia tốc của xe đua: a =
Lực để tạo ra gia tốc đó: F = ma = 1996.14,6 = 29141,6N
II. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất Vận dụng 1
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. Gợi ý đáp án a) Đổi đơn vị
Khối lượng 2,140 tấn = 2,140.1000 = 2140 kg
Tải trọng 0,710 tấn = 0,710.1000 = 710 kg
Chiều dài cơ sở 2933 mm = 2933.0,001 = 2,933 m
Tốc độ tối ưu 80 km/h = = 22,22m/s
b) Khi xe chở đủ tải trọng thì khối lượng tổng thể của cả xe lúc này làm = 2140 + 710 = 2850 kg.
Xe tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến khi đạt tốc độ tối ưu trong 2 giây,
khi đó gia tốc của xe là: a = Lực tác dụng khi đó:
F = m.a = 2850 . 11,11 = 31635 (N) Luyện tập
Hãy chỉ ra tổ hợp đơn vị cơ sở của đơn vị dẫn xuất niutơn. Gợi ý đáp án
Đơn vị dẫn xuất niuton là đơn vị đo của lực.
Ví dụ như lực F = ma trong đó m là khối lượng (có đơn vị là kg); a là gia tốc (có đơn vị là m/s2)
khi đó tổ hợp đơn vị cơ sở của đơn vị dẫn xuất niuton là kg.m/s2.
Vận dụng 2 trang 47 SGK Vật lý 10 CD: Chứng tỏ rằng các công thức ở chủ đề trước không vi phạm về đơn vị: a) b) Gợi ý đáp án a) Biểu thức Trong đó:
+ vận tốc v0 có đơn vị là m/s;
+ thời gian t có đơn vị là s;
+ gia tốc a có đơn vị là m/s2,
+ quãng đường s có đơn vị là m.
Dựa vào công thức ta thấy vế phải của biểu thức có tổ hợp đơn vị:
(thỏa mãn đơn vị của quãng đường s ở vế trái) b) Biểu thức Trong đó:
+ Vận tốc v và v0 có đơn vị là m/s;
+ Gia tốc a có đơn vị là m/s2,
+ Quãng đường s có đơn vị là m.
Dựa vào công thức ta thấy về phải của biểu thức có tổ hợp đơn vị: (thỏa mãn
đơn vị quãng đường s ở vế trái).