I -MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN NHỚ
- Lực là một đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có:
+ Gốc là điểm đặt của lực.
+ Phương chiều trùng với phương, chiều của lực.
+ Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước
- Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật có cường độ bằng nhau, có cùng phương nhưng ngược chiều.
- Lực ma sát xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc, ngược chiều với chuyển động của vật. (Có ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát nghỉ)
- Quán tính là tính chất giữ nguyên vận tốc của vật. Quán tính của một vật phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng của vật.
II - Bài tập tự luyện.
Bài 1: Ta biết rằng lực tác dụng lên vật làm thay đổi vận tốc của vật. Khi tàu khởi hành, lực kéo đầu máy làm tàu tăng dần vận tốc. Nhưng có những đoạn đường, mặc dù đầu máy vẫn chạy để kéo tàu nhưng tàu không thay đổi vận tốc. Điều này có mâu thuẫn với nhận định trên không? Tại sao?
Đáp án: Không, vì có lực ma sát cân bằng với lực kéo.
Bài 2: Quả cầu nặng 0,2 kg được treo vào sợi dây cố định (H.5.1). Hãy biểu diễn vectơ lực tác dụng lên quả cầu. Chọn tỉ xích 1 N ứng với 1 cm.
Bài 3: Vật nặng 0,5 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang (H.5.2).
a) Hãy biểu diễn các vectơ lực tác dụng lên vật.
b) Nếu vật được kéo chuyển động thẳng đều trên mặt sàn nằm ngang, có cường độ 2 N. Hãy biểu diễn các vectơ lực tác dụng lên vật. Chọn tỉ xích 2 N ứng với 1 cm.
Bài 4: Đặt một chén nước trên góc một tờ giấy mỏng. Hãy tìm cách rút tờ giấy ra mà không làm dịch chén. Giải thích cách làm đó.
Đáp án: Dựa vào quán tính để giải thích.
Bài 5: Một con Báo đang đuổi riết một con Linh Dương. Khi con Báo chuẩn bị vồ mồi thì Linh Dương tạt sang một bên và thế là trốn thoát. Em hãy giải thích cơ sở khoa học của biện pháp thoát hiểm này.
Đáp án: Do quán tính.
Bài 6: Một ô tô khối lượng 2 tấn chuyển động thẳng đều trên đường nằm ngang. Biết lực cản lên ô tô bằng 0,25 lần trọng lượng của xe.
a) Kể các lực tác dụng lên ô tô.
b) Biểu diễn các lực theo tỉ xích 0,5 cm ứng với 5000 N.
Đáp án: a) Các lực tác dụng lên ô tô; Trọng lực, lực phát động, lực cản và lực đỡ của mặt đường.
Bài 7: Vận dụng quán tính để giải thích một số hiện tượng sau:
a) Vì sao trong một số trò chơi: Ô tô, xe lửa, máy bay không chạy bằng dây cót hay pin. Trong đó chỉ có một bánh “đà” khối lượng lớn gắn với bánh xe bằng hệ thống bánh răng. Muốn xe chuyển động chỉ cần xiết mạnh bánh xe xuống mặt sàn vài lần làm ban1h “đà” quay rồi buông tay. Xe chạy khá lâu và chỉ dừng khi bánh “đà” ngừng quay.
b) Vì sao các vận động viên nhảy dù, nhảy cao, nhảy xa lúc tiếp đất chân đều khụy xuống ?
c) Vì sao ngồi trên máy bay lúc cất cánh hoặc hạ cánh, ngồi trên ô tô đang phóng nhanh phải thắt dây an toàn.
d) Vì sao khi lưỡi cuốc, xẻng, đầu búa khi lỏng cán, người ta chỉ cần gõ mạnh đầu cán còn lại xuống sàn ?
Đáp án: a) Do bánh đà có khối lượng lớn nên nó có quán tính lớn.
b) Khi tiếp đất các vận động viên đều phải khụy chân để dừng lại một cách từ từ.
c) Do có quán tính.
d) Khi ta đóng mạnh đầu cán xuống sàn, thì cán dừng lại đột ngột khi đó lưỡi cuốc, xẻng hay đầu búa vẫn chuyển động xuống do có quán tính.
Bài 8: Một cục đá nằm yên trên mặt bàn trong toa tàu đang chuyển động thẳng đều. Hành khách ngồi cạnh bàn bỗng thấy cục đá trượt đi.
Hỏi:
a) Tàu còn chuyển động thẳng đều nữa không ?
b) Nếu cục đá sẽ chuyển động về phía nào khi vận tốc tàu giảm đột ngột ?
c) Cục đá sẽ chuyển động về phía nào khi vận tốc tàu giảm đột ngột?
d) Trong trường hợp nào cục đá sẽ trượt về bên trái ?
Đáp án: a) Không.
b) Vận tốc của tàu tăng.
c) Miếng đá sẽ trượt về phía trước.
d) Khi tàu đến đoạn đường rẽ về bên phải.
Bài 9: Đối vui, Trên bụng người lực sĩ đặt một tảng đá rất nặng và một chồng gạch (H.5.4). Dùng búa tạ đập mạnh lên chồng gạch. Chồng gạch vỡ tan còn người lực sĩ vẫn bình yên, vô tư. Tại sao ? Phải đạp mạnh như thế nào mới không nguy hiểm cho người lực sĩ ?
Đáp án: Phải đập tạ rất nhanh, đập xuống vào gạch xong rồi giật lại ngay.
Bài 10: Một ô tô chuyển động thẳng đều khi lực kéo của động cơ ô tô là 800 N.
a. Tính độ lớn của lực ma sát tác dụng lên các ban1h xe ô tô (bỏ qua lực cản của không khí)
b. Khi lực kéo của ô tô tăng lên thì ô tô sẽ chuyển động như thế nào nếu coi lực ma sát là không thay đổi.
c. Khi lực kéo của ô tô giảm đi thì ô tô sẽ chuyển động như thế nào nếu coi lực ma sát là không thay đổi?
Đáp án: a) Fms = 800 N; b) Nhanh dần; c) Chậm dần.
Bài 11: Một đầu tàu khi khởi động cần một lực kéo 10000 N, nhưng khi đã chuyển động thẳng đều trên đường sắt thì chỉ cần một lực 5000 N
a. Tìm độ lớn của lực ma sát khi bánh xe lăn đều trên đường sắt. Biết đầu tàu có khối lượng 10 tấn. Hỏi lực ma sát này có độ lớn bằng bao nhiêu phần của trọng lượng của đầu tàu ?
b. Đoàn tàu khi khởi hành chịu tác dụng của những lực gì ? Tính độ lớn của lực làm cho đầu tàu chạy nhanh dần lên khi khởi hành.
Đáp án: a) Fms = 0,05 P; b) Fk – Fms = 5 000 N
Bài 12: Hãy giải thích:
a. Tại sao bề mặt vợt bóng bàn, găng tay thủ môn, thảm rải trên bậc lên xuống thường dán lớp cao su có nổi gai thô ráp ?
b. Tại sao phải đổ đất, đá, cành cây hoặc lót ván vào vũng sình lày để xe vượt qua được mà bánh không bị quay tít tại chỗ ?
c. Tại sao phải dùng những con lăn bằng gỗ hay các đoạn ống sắt thép kê dưới những cổ máy nặng để di chuyển dễ dàng ?
d. Tại sao ô tô, xe máy, các công cụ, sau một thời gian sử dụng lại phải thay “dầu” định kỳ ?
Đáp án: a) Trên bề mặt vợt bóng bàn, găng tay thủ môn, thảm dải trên bậc lên xuống thường dán lớp cao su có nổi gai thô ráp, mục đích để tăng ma sát.
b) Bánh xe bị quay tít tại chỗ là do khi đó lực ma sát nhỏ. Vì vậy chúng ta phải đổ đất đá, cành cây hoặc lót ván để tăng ma sát.
c) Dùng con lăn bằng gỗ hay các ống thép kê dưới những cỗ máy nặng khi đó ma sát là ma sát lăn có độ lớn nhỏ nên ta dễ dàng di chuyển cỗ máy.
d) Sau một thời gian sử dụng, phải thay dầu định kỳ để bôi trơn các ổ trục, để giảm ma sát.
Bài 13: Một con ngựa kéo một cái xe có khối lượng 800kg chạy thẳng đều trên mặt đường nằm ngang
a. Tính lực kéo của ngựa biết lực ma sát chỉ bằng 0,2 lần trọng lượng của xe
b. Để xe bắt đầu chuyển bánh, ngựa phải kéo xe bởi lực bằng 4000 N
So sánh với kết quả câu 1 và giải thích vì sao có sự chênh lệc này ?
Đáp án: a) Fk = Fmsn = 8 000 x 0,2 = 1 600 N.
b) Ban đầu xe đang đứng yên, nên muốn xe bắt đầu chuyển động thì phải tác dụng một lực lớn hơn lực ma sát trên.
MỘT SỐ BÀI TẬP NÂNG CAO
Bài 14:
Học sinh A và học sinh B dùng dây để cùng kéo một vật. Để nâng được vật ấy học sinh A kéo một lực F1 = 40 N, học sinh B kéo lực F2 = 30 N (F1 ^ F2) Học sinh C muốn một mình kéo vật đó lên thì phải dùng dây kéo theo hướng nào và có độ lớn là bao nhiêu? (Biểu diễn lực kéo của học sinh C trên cùng hình vẽ)
Bài 15:
Một đầu tàu hỏa kéo đoàn tàu với lực 300 000N. Lực cản tác dụng vào đoàn tàu (lực ma sát ở đường ray và sức cản của không khí) là 285 000N. Hỏi lực tác dụng lên đoàn tàu là bao nhiêu và hướng như thế nào?
Bài 16:
Một lò xo xoắn dài 15cm khi treo vật nặng 1N. Treo thêm một vật nặng 2N vào thì độ dài của lò xo là 16cm.
a) Tính chiều dài tự nhiên của lò xo khi chưa treo vật nặng vào.
b) Tính chiều dài lò xo khi treo vật nặng 6N.
Bài 17:
Một đầu tàu khi khởi hành cần một lực kéo 10 000N, nhưng khi đã chuyển động thẳng đều trên đường sắt thì chỉ cần một lực kéo 5000N.
a) Tìm độ lớn của lực ma sát khi bánh xe lăn đều trên đường sắt. Biết đầu tàu có khối lượng 10 tấn. Hỏi lực ma sát này có độ lớn bằng bao nhiêu phần của trọng lượng đầu tàu ?
b) Đoàn tàu khi khởi hành chịu tác dụng của những lực gì ? Tính độ lớn của hợp lực làm cho đầu tàu chạy nhanh dần lên khi khởi hành .
Bài 18
Một ô tô chuyển động thẳng đều khi lực kéo của động cơ ô tô là 800N
a) Tính độ lớn của lực ma sát tác dụng lên bánh xe ô tô (bỏ qua lực cản không khí)
b) Khi lực kéo của ô tô tăng lên thì ô tô sẽ chuyển động như thế nào nếu coi lực ma sát là không đổi ?
c) Khi lực kéo của ô tô giảm đi thì ô tô sẽ chuyển động như thế nào nếu coi lực ma sát không đổi ?
Bài 19:
Đặt một chén nước trên góc của một tờ giấy mỏng. Hãy tìm cách rút tờ giấy ra mà không làm dịch chén. Giải thích cách làm đó.
Bài 20
Người ta dùng một mặt phẳng nghiêng để kéo một vật có khối lượng 50kg lên cao 2m.
a) Nếu không có ma sát thì lực kéo là 125N. Tính chiều dài của mặt phẳng nghiêng.
b) Thực tế có ma sát và lực kéo vật là 150N. Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng
ĐÁP ÁN
Bài 14:
Bài 15:
ĐS: Fk = 15 000N (có hướng theo chiều chuyển động của đoàn tàu)
Bài 16:
ĐS: a) 14,5 cm
b)17,5 cm
Bài 17:
ĐS : a) 0,05 lần
b) 5 000 N
Bài 18:
ĐS : a) 800N
b) Khi Fk > Fms thì ô tô chuyển động nhanh dần
c) Khi Fk < Fms thì ô tô chuyển động chậm dần
Bài 19:
ĐS : Giật nhanh tờ giấy ra. Do quán tính chén nước chưa kịp thay đổi vận tốc nên sẽ không bị đổ.
Bài 20:
ĐS : a) 8 m
b) 83 %
