Một tàu chở hàng có tổng khối lượng là 4,0.10^8 kg đang vận chuyển hàng hóa

Giải SBT Vật lí 10 Bài 10: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 10.10* (VD) trang 33 SBT Vật lí lớp 10: Một tàu chở hàng có tổng khối lượng là 4,0.10⁸ kg đang vận chuyển hàng hóa đến nơi tiếp nhận thì đột nhiên động cơ tàu bị hỏng, lúc này gió thổi tàu chuyển động thẳng về phía đá ngầm với tốc độ không đổi 0,8m/s. Khi tàu chỉ còn cách bãi đá ngầm một khoảng 1 200 m thì gió ngưng thổi, đồng thời động cơ cũng được sửa chữa xong và hoạt động lại. Tuy nhiên bánh lái của tàu bị kẹt và vì vậy, tàu chỉ có thể tăng tốc lùi thẳng ra xa khỏi bãi đá ngầm (Hình 10.4). Biết lực do động cơ sinh ra có độ lớn 8,0.10⁴ N và lực cản xem như không đáng kể.

a. Tàu có va chạm với bãi đá ngầm không? Nếu vụ va chạm xảy ra thì lượng hàng hóa trên tàu có được an toàn không? Biết vỏ tàu có thể chịu được va đập ở tốc độ tối đa 0,45m/s.

b. Lực tối thiểu do động cơ sinh ra phải bằng bao nhiêu để không xảy ra va chạm giữa tàu và bãi đá ngầm.

Lời giải:

a. Gọi v là tốc độ của tàu ngay trước khi tàu lùi ra xa bãi đá ngầm.

Áp dụng phương trình định luật II Newton, ta có:

$\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}\Rightarrow \overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}$ (1)

Chọn trục Ox hướng từ trái sang phải và chiếu (1) lên trục Ox, ta có:

$-F=m.a\iff a=-\frac{F}{m}=-\frac{{8.10}^4}{{4.10}^8}=-\frac{1}{5000}m/s^2$

Vì a < 0 nên tàu chuyển động thẳng chậm dần đều.

Gọi v_s là tốc độ của tàu khi đến bãi đá ngầm, ta có:

$v_s^2-v^2=2a.s$

$\iff v_s=\sqrt{2a.s+v^2}=\sqrt{2.\left(\frac{-1}{5000}\right).1200+0,8^2}=0,4m/s$

Nhận thấy $0m/s\le v_s=0,4m/s\le 0,45m/s$ nên tàu có va chạm với bãi đá ngầm nhưng hàng hóa trong tàu vẫn được an toàn.

b. Dễ thấy khi lực do động cơ sinh ra là nhỏ nhất để không xảy ra va chạm thì tàu sẽ dừng lại ngay tại bãi đá ngầm, nghĩa là v’_s = 0 m/s.

Ta có: $a\text{'}=-\frac{v^2}{2s}=-\frac{0,8^2}{2.1200}=-\frac{1}{3750}m/s^2$

Lực tối thiểu do động cơ sinh ra để tránh va chạm là:

$F=m.a\text{'}\approx {4.10}^8.\left(\frac{-1}{3750}\right)=-10,{67.10}^{4}N$

Dấu “-” thể hiện lực đẩy của động cơ ngược chiều chuyển động của tàu để tránh va chạm.

Vậy động cơ cần tạo ra một lực đẩy có độ lớn tối thiểu là 10,67.10⁴N để tránh va chạm với đá ngầm.

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật lí lớp 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

• Câu 10.1 (B) trang 29 sách bài tập Vật lí lớp 10: 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? ....

• Câu 10.2 (B) trang 29 sách bài tập Vật lí lớp 10: Những nhận định nào sau đây là đúng? ....

• Câu 10.3 (B) trang 29 sách bài tập Vật lí lớp 10: Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho ....

• Câu 10.4 (H) trang 29 sách bài tập Vật lí lớp 10: Chọn phát biểu đúng: A. Khi vật bị biến dạng hoặc vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn đã có lực tác dụng lên vật ....

• Câu 10.5 (H) trang 30 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một chiếc xe buýt trên sông (thuyền) đang chuyển động trên sông Sài Gòn như Hình 10.1 ....

• Câu 10.6 (H) trang 30 sách bài tập Vật lí lớp 10: 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 ....

• Câu 10.7 (VD) trang 30 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một vật chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung đều sẽ chịu tác dụng của lực cản ....

• Câu 10.8* (VD) trang 31 sách bài tập Vật lí lớp 10: Trên đường khô ráo, một người đang lái xe với tốc độ v thì nhìn thấy đèn xanh ở xa còn 3 giây ....

• Bài 10.1 (B) trang 31 sách bài tập Vật lí lớp 10: Xét một quyển sách đang được đặt nằm yên trên mặt đất ....

• Bài 10.2 (B) trang 31 sách bài tập Vật lí lớp 10: Hãy xếp mức quán tính của các vật sau theo thứ tự tăng dần: điện thoại nặng 217 g ....

• Bài 10.3 (B) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Hãy giải thích tại sao để đạt được cùng một vận tốc từ trạng thái đứng yên, xe có khối lượng càng lớn ....

• Bài 10.4 (H) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Để giảm tai nạn giữa tàu hỏa và các phương tiện giao thông đường bộ khác ....

• Bài 10.5 (H) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một lực có độ lớn không đổi 2,5 N tác dụng vào một vật có khối lượng 200 g đang đứng yên ....

• Bài 10.6 (H) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Lần lượt tác dụng một lực có độ lớn không đổi F lên vật 1 có khối lượng....

• Bài 10.7 (H) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một viên bi có khối lượng 3 kg ở trạng thái nghỉ được thả rơi tại độ cao 5 m so với mặt đất ....

• Bài 10.8 (H) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một người mua hàng đẩy giỏ xe ban đầu đứng yên bởi một lực có độ lớn không đổi F ....

• Bài 10.9 (VD) trang 32 sách bài tập Vật lí lớp 10: Một xe lăn có khối lượng 50 kg đang đứng yên trên mặt sàn nằm ngang thì chịu tác dụng ....

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

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

---