Một người lái xe chữa cháy nhận lệnh đến một vụ cháy đặc biệt quan trọng

Giải SBT Vật Lí 10 Chủ đề 5: Chuyển động tròn và biến dạng

Bài 5.8 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Một người lái xe chữa cháy nhận lệnh đến một vụ cháy đặc biệt quan trọng. Đường nhanh nhất có thể đến đám cháy phải qua một chiếc cầu có dạng cung tròn với bán kính cong R = 50,0 m và cầu chỉ chịu được áp lực tối đa 60 000N. Xe chữa cháy có trọng lượng 200 000 N. Giả thiết chỉ có xe chữa cháy chuyển động tròn đều qua cầu thì cần điều khiển xe chạy với tốc độ như thế nào để cầu không bị quá tải?

Lời giải:

Một trong số những giải pháp dễ thực hiện đối với người lái xe đó là tăng tốc (từ dưới chân cầu) đến vận tốc cần thiết và điều khiển xe chuyển động tròn đều qua cầu với vận tốc v.

Khi xe chuyển động tròn đều trên cầu, theo định luật II Newton tại mọi vị trí ta luôn có: $m\overrightarrow{g}+\overrightarrow{Q}=m\overrightarrow{a}$

Chọn chiều dương (+) hướng vào tâm:

$mg\cos \alpha -Q=m\frac{v^2}{R}$

$\Rightarrow Q=mg\cos \alpha -m\frac{v^2}{R}$

Theo định luật III Newton thì áp lực xe tác dụng lên cầu có độ lớn là:

$N=Q=mg\cos \alpha -m\frac{v^2}{R}$

Vậy N lớn nhất khi α = 0 và giá trị đó không được vượt giới hạn áp lực cho phép của cầu.

Ta có: $P-m\frac{v^2}{R}\le N_{\max }$

$\Rightarrow v\ge \sqrt{\frac{P-N_{\max }}{m}R}=\sqrt{\frac{200000N-60000N}{20000}\left(50,0m\right)}$

$\Rightarrow v\approx 18,7m/s\approx 67,3km/h$

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật Lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• Bài 5.1 trang 45 sách bài tập Vật Lí 10: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về một vật chuyển động tròn đều ....

• Bài 5.2 trang 45 sách bài tập Vật Lí 10: Một bánh xe đang quay đều, mỗi phút nó quay được 3000 vòng ....

• Bài 5.3 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Biết kim phút của đồng hồ treo tường có chiều dài ....

• Bài 5.4 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Một người xách một xô có nước và vung tay làm xô nước quay trong mặt phẳng ....

• Bài 5.5 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Coi Trái Đất là hình cầu có bán kính R = 6 400 km và quay quanh trục với chu kì 24,0 giờ ....

• Bài 5.6 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Ở hình 1.10b trang 112 sách giáo khoa Vật Lí 10, viên đá có khối lượng 200g ....

• Bài 5.7 trang 46 sách bài tập Vật Lí 10: Ở một sân tập phẳng, rộng người lái xe đua phải thực hiện vòng chạy trên một đường tròn ....

• Bài 5.9 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Trong phòng thí nghiệm, vật nào sau đây đang bị biến dạng kéo ....

• Bài 5.10 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Lực đàn hồi nói chung và lực đàn hồi của lò xo nói riêng có rất nhiều ứng dụng ....

• Bài 5.11 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m và chiều dài tự nhiên l0 = 10,0 cm ....

• Bài 5.12 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Khi treo vào đầu dưới của một lò xo vật khối lượng m1 = 800 g thì lò xo có chiều dài ....

• Bài 5.13 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Một diễn viên xiếc đang leo lên một sợi dây được treo thẳng đứng từ trần nhà cao ....

• Bài 5.14 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Một lò xo có độ cứng k = 400 N/m một đầu gắn cố định. Tác dụng một lực ....

• Bài 5.15 trang 47 sách bài tập Vật Lí 10: Cho hệ vật như hình 5.1. Ban đầu hai vật được giữ sao cho lò xo bị nén một đoạn ....

• Bài 5.16 trang 48 sách bài tập Vật Lí 10: Cho các dụng cụ sau: - Giá thí nghiệm đã gắn thước đo độ dài: 1 cái ....

• Bài 5.17 trang 48 sách bài tập Vật Lí 10: Cho các dụng cụ sau: - Lực kế: 1 cái ....

• Bài 5.18 trang 48 sách bài tập Vật Lí 10: Một nhóm học sinh tìm hiểu độ cứng của lò xo. Họ dùng các lò xo giống nhau ....

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 10 hay khác:

• Giải sgk Vật lí 10 Cánh diều
• Giải Chuyên đề học tập Vật lí 10 Cánh diều
• Giải SBT Vật lí 10 Cánh diều
• Giải lớp 10 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 10 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 10 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---