Giải Vật lí 10 Bài 2: Một số lực thường gặp | Cánh diều

Vật lí 10 Bài 2: Một số lực thường gặp
I. Vật chuyển động dưới tác dụng của các lực cân bằng và không cân bằng Câu hỏi 1 trang 48
Quan sát hình 2.1 và cho biết người nào tác dụng lực đẩy, người nào tác dụng lực kéo lên cái tủ?
Hãy biểu diễn lực tác dụng của mỗi người lên tủ. Gợi ý đáp án
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. Câu hỏi 2 trang 49
Xác định hướng và độ lớn của hợp lực tác dụng lên ô tô trong các trường hợp dưới đây và
trạng thái chuyển động của ô tô. Gợi ý đáp án
a) Hợp lực F cùng hướng với lực F2 và có độ lớn là
b) Hợp lực F trong trường hợp này bằng F = F2 − F1 = 300 − 300 = 0 N
c) Hợp lực F cùng hướng với lực F1 và có độ lớn bằng F = F1 − F2 = 300 − 200 = 100 N
II. Một số lực thường gặp Câu hỏi 3 trang 50
Biểu diễn trọng lực tác dụng lên quả táo (G là trọng tâm) Gợi ý đáp án 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. Vận dụng 1 trang 50
Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, ta có thể thực hiện như sau (hình 2.4): Treo vật ở
đầu một sợi dây mềm, mảnh nối với điểm P của vật. Đưa dây dọi tới sát dây treo vật, dùng dây
dọi để làm chuẩn, đánh dấu đường thẳng đứng PP’ kéo dài của dây treo trên 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 Gợi ý đáp án
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
Tính độ lớn trọng lực tác dụng lên bạn. Gợi ý đáp án
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 Câu hỏi 5 trang 51
Từ bảng 2.1, xác định gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo. Lấy kết quả đến 3 chữ số có nghĩa. Gợi ý đáp án
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 Vận dụng 2 trang 52
Xác định số chỉ của lực kế khi đo trọng lượng của các quả cân trong bảng 2.1 khi chúng được
đưa lên bề mặt Mặt Trăng. Lấy gia tốc rơi tự do trên Mặt Trăng là 1,6 m/s2
Khi đưa các quả cân lên bề mặt Mặt Trăng, khi đó trọng lượng tương ứng sẽ được tính theo công thức Pn' = mn . gMT 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 Câu hỏi 6 trang 53
Ma sát có lợi hay có hại tùy thuộc vào tình huống và quan điểm. Theo bạn, lực ma sát có lợi
hay gây hại trong các trường hợp sau đây:
- 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. Gợi ý đáp án
- 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. Luyện tập trang 53
Một thùng hàng có khối lượng 54,0 kg được đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít
nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động.
a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.
b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng. Gợi ý đáp án
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 F ma sát trượt ≤ F ma 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. Vận dụng 3 trang 54
Chế tạo hệ thống dù để thả một quả trứng từ độ cao 10 m xuống đất mà trứng không vỡ. Các
nội dung cần báo cáo sau thử nghiệm:
- 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. Gợi ý đáp án
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. Câu hỏi 7 trang 55
Hãy giải thích vì sao ở vùng nước ngập ngang người thì bơi sẽ đỡ tốn sức hơn lội. Gợi ý đáp án
Vì khi bơi, diện tích cơ thể chịu lực cản của nước ít hơn do hình dạng khí động học khác khi lội. Câu hỏi 8 trang 55
So sánh lực đẩy Archimedes tác dụng lên cùng một vật khi nó ở hai vị trí (1) và vị trí (2) trong
hình 2.11. Biết rằng ở (1) thì vật đang chuyển động lên trên, ở (2) thì vật đang nằm cân bằng trên mặt thoáng. Gợi ý đáp án 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). Vận dụng 4 trang 56
Đặt một cái bát bằng kim loại lên mặt nước như thế nào để nó nổi trên bề mặt?
Từ đó, rút ra nguyên tắc để chế tạo tàu, thuyền. Gợi ý đáp án
- 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.