Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 5 kg và m2 = 10 kg được nối

Giải Vật Lí 10 Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

Giải sgk Vật Lí 10 Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

Bài tập 4 trang 82 Vật Lí 10: Hai vật có khối lượng lần lượt là m₁= 5 kg và m₂ = 10 kg được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn và được đặt trên một mặt sàn nằm ngang. Kéo vật 1 bằng một lực $\vec{F}$ nằm ngang có độ lớn F = 45 N. Hệ số ma sát giữa mỗi vật và mặt sàn là µ = 0,2. Lấy g = 9,8 m/s². Tính gia tốc của mỗi vật và lực căng của dây nối.

Quảng cáo

Lời giải:

Coi các vật là chất điểm, phân tích các lực tác dụng lên các vật tại trọng tâm của chúng gồm có:

Vật 1: lực kéo, trọng lực, phản lực, lực ma sát, lực căng dây.

Vật 2: lực căng dây, phản lực, lực ma sát, trọng lực.

Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 5 kg và m2 = 10 kg được nối

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ:

Vật 1:

Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 5 kg và m2 = 10 kg được nối

- Áp dụng định luật 2 Newton cho chuyển động của vật 1 theo hai trục Ox, Oy:

$\{\begin{cases} O x : F_{x} = F - F_{m s 1} - T_{1} = m_{1} . a_{x} = m_{1} a_{1} (1) \\ O y : F_{y} = N_{1} - P_{1} = 0 (2) \end{cases}$

Mà F_ms1 = µ.N₁

Giải hệ phương trình có:

Từ (2) ta được: N₁ = P₁ = m₁g

=> F_ms1 = µ.N₁ = µm₁g

Thay vào (1) ta được:

=> F - µm₁g - T₁ = m₁a₁ => T₁ = F - µm₁g - m₁a₁

Vật 2:

Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 5 kg và m2 = 10 kg được nối

- Áp dụng định luật 2 Newton cho chuyển động của vật 2 theo hai trục Ox, Oy:

$\{\begin{cases} O x : F_{x} = T_{2} - F_{m s 2} = m_{2} . a_{x} = m_{2} a_{2} (3) \\ O y : F_{y} = N_{2} - P_{2} = 0 (4) \end{cases}$

Mà F_ms2 = µ.N₂

Giải hệ phương trình có:

Từ (4) ta được: N₂ = P₂ = m₂g

=> F_ms2 = µ.N₂ = µm₂g

Thay vào (3) ta được:

=> T₂ - µm₂g = m₂a₂ => T₂ = µm₂g + m₂a₂

Do hệ 2 vật được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn nên ta có:

T₁ = T₂ => F - µm₁g - m₁a₁ = µm₂g + m₂a₂

Bên cạnh đó hệ hai vật chuyển động với cùng gia tốc nên ta có: a₁ = a₂ = a

=> F - µm₁g - m₁a = µm₂g + m₂a => a = $\frac{F - μ m_{1} g - μ m_{2} g}{m_{1} + m_{2}}$ = 1,04m/s²

Lực căng dây nối: T₁ = T₂ = µm₂g + m₂a = 30N

Cách khác: có thể viết định luật 2 Newton cho hệ 2 vật vào một phương trình đều được, khi đó biện luận cho lực căng dây, gia tốc để giải ngắn gọn hơn.

Quảng cáo

Lời giải Vật Lí 10 Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học hay khác:

Các bài học để học tốt Vật lí 10 Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học: