Công thức lực trên mặt phẳng nghiêng

Ví dụ về các câu hỏi và công thức tính lực tác dụng lên mặt phẳng nghiêng.

1. Một lực ngang không đổi có độ lớn 50 N tác dụng lên một khối có khối lượng m = 5 kg. Khối chuyển động lên trên với vận tốc ban đầu v._o = 4 m/s dọc theo mặt phẳng nghiêng nhám với góc nghiêng θ (rám nắng θ = ¾). Hệ số ma sát động Khoảng cách giữa khối và mặt phẳng nghiêng là μ_k = 0,2. Quãng đường khối vật đi được trước khi dừng hẳn là…

A. 10 m

B. 12 m

C. 15 m

D. 18 m

E. 22 m

w = trọng lực

w_x = thành phần trọng lực trên trục x

w_y = thành phần trọng lực trên trục y

F = lực ngang không đổi

F_x = thành phần của lực tác dụng lên trục x

F_y = thành phần của lực tác dụng lên trục y

N = lực pháp tuyến

f_k = lực ma sát động

w = mg = 5 (10) = 50 N

w_x = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N

w_y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N

F = 50N

F_x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N

F_y = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N

N = w_y + F_y = 40 + 30 = 70 N

f_k = μ_k N = 0,2 (70) = 14 N

Áp dụng định luật thứ hai của Newton:

ΣF = ma

F_x - w_x - f_k = ma

40-30-14 = 5 a

-4 = 5a

a = -4/5 m/s²

Sử dụng công thức GLBB để tính khoảng cách mà khối vật di chuyển trước khi dừng lại.

Ai cũng biết:

Vận tốc ban đầu (v)_o) = 4 m/s

Gia tốc giảm dần (a) = -4/5 m/s²

Vận tốc cuối cùng (v)_t) = 0

Yêu cầu: Khoảng cách đã đi (giây)

Trả lời:

v_t² = v_o² + 2 trục

0 = 4² + 2 (-4/5) giây

0 = 16 – 8/5 giây

16 = 8/5 giây

16 (5) = 8 giây

80 = 8 giây

s = 80/8

s = 10 mét

Đáp án đúng là A.

2. Một khối vật chuyển động từ trạng thái nghỉ xuống một mặt phẳng nghiêng dài. Đoạn đầu của mặt phẳng nghiêng nhẵn, và đoạn tiếp theo xuống đến đáy thì gồ ghề. Sau khi chuyển động một lúc trên đoạn gồ ghề, khối vật dừng lại. Trong trường hợp này…

(1) tổng công việc trên khối không bằng không

(2) công do lực hấp dẫn thực hiện có giá trị dương

(3) công do lực hấp dẫn thực hiện bằng sự thay đổi thế năng của khối

(4) công do lực ma sát thực hiện không bằng không

Cuộc thảo luận

Có hai lực tác dụng lên một vật thể, đó là trọng lực và lực ma sát.

Khi một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng nhẵn, chỉ có lực hấp dẫn tác dụng lên vật. Khi một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng nhám, ngoài lực hấp dẫn, còn có thêm lực ma sát tác dụng lên vật.

1. Tổng công việc thực hiện trên khối vật không bằng không.

Nếu tổng công bằng không, thì không có sự dịch chuyển. Khối vật có sự dịch chuyển, vì vậy tổng công không bằng không.

Phát biểu 1 là đúng

2. Công do lực hấp dẫn thực hiện có giá trị dương.

Công do lực hấp dẫn thực hiện là dương vì hướng của lực hấp dẫn (hướng xuống) trùng với hướng dịch chuyển của vật (hướng xuống).

Phát biểu 2 là đúng

3. Công do lực hấp dẫn thực hiện bằng sự thay đổi thế năng hấp dẫn của khối vật, trong trường hợp này, công dương do lực hấp dẫn thực hiện làm cho thế năng hấp dẫn của khối vật giảm đi.

Phát biểu 3 là đúng

4. Công do lực ma sát thực hiện không bằng không vì vật thể bị dịch chuyển và có lực ma sát tác dụng trong quá trình dịch chuyển đó.

Phát biểu 4 là đúng

Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng nhẵn

3. Một khối lập phương trượt xuống mặt phẳng nghiêng không ma sát sẽ chịu gia tốc không đổi.

Sebab

Trong điều kiện không có ma sát, gia tốc của một vật bằng gia tốc trọng trường.

Cuộc thảo luận

Nếu không có ma sát, khối lập phương sẽ trượt xuống với gia tốc không đổi. Trong rơi tự do, vật rơi với gia tốc g, trong đó g là gia tốc trọng trường.

Trong khi đó, trên mặt phẳng nghiêng, một vật trượt xuống với gia tốc gx, trong đó giá trị của gx nhỏ hơn gia tốc trọng trường. Giá trị của gx cũng phụ thuộc vào độ lớn của góc nghiêng.

Nguồn gốc câu hỏi

Câu hỏi Vật lý SBMPTN