Bài 16. Định luật 3 Newton trang 30, 31 SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức với cuộc sống
Theo định luật 3 Newton thì lực và phản lực là cặp lực
16.1
Theo định luật 3 Newton thì lực và phản lực là cặp lực
A. cân bằng.
B. có cùng điểm đặt.
C. cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn.
D. xuất hiện và mất đi đồng thời.
Phương pháp giải:
Nhớ lý thuyết về đặc điểm của lực và phản lực.
Lời giải chi tiết:
Lực và phản lực có các đặc điểm sau đây:
+ Lực và phản lực luôn xuất hiện thành từng cặp (luôn xuất hiện hoặc mất đi đồng thời).
+ Lực và phản lực cùng tác dụng theo một đường thẳng (cùng phương), cùng độ lớn nhưng ngược chiều (hai lực này là hai lực trực đối).
+ Lực và phản lực không cân bằng nhau (vì chúng đặt vào hai vật khác nhau).
+ Cặp lực và phản lực là hai lực cùng loại.
Chọn đáp án D.
16.2
Cặp “lực và phản lực" trong định luật 3 Newton
A. không cùng bản chất.
B. cùng bản chất.
C. tác dụng vào cùng một vật.
D. bằng nhau về độ lớn nhưng không cùng giá.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về đặc điểm của lực và phản lực.
Lời giải chi tiết:
Lực và phản lực có các đặc điểm sau đây:
+ Lực và phản lực luôn xuất hiện thành từng cặp (luôn xuất hiện hoặc mất đi đồng thời).
+ Lực và phản lực cùng tác dụng theo một đường thẳng (cùng phương), cùng độ lớn nhưng ngược chiều (hai lực này là hai lực trực đối).
+ Lực và phản lực không cân bằng nhau (vì chúng đặt vào hai vật khác nhau).
+ Cặp lực và phản lực là hai lực cùng loại.
A sai vì chúng có cùng bản chất.
B đúng vì cặp lực và phản lực là hai lực cùng loại.
C sai vì chúng tác dụng vào 2 vật khác nhau.
D sai vì chúng có cùng giá.
Chọn đáp án B.
16.3
Trong một cơn giông, một cành cây bị gãy và bay trúng vào một cửa kính, làm vỡ kính. Chọn nhận xét đúng.
A. Lực của cành cây tác dụng lên tấm kính lớn hơn lực của tấm kính tác dụng
vào cành cây.
B. Lực của cành cây tác dụng lên tấm kính có độ lớn bằng lực của tấm kính
tác dụng vào cành cây.
C. Lực của cành cây tác dụng lên tấm kính nhỏ hơn lực của tấm kính tác dụng
vào cành cây.
D. Cành cây không tương tác với tấm kính khi làm vỡ kính.
Phương pháp giải:
Vận dụng định luật III Newton để giải thích.
Lời giải chi tiết:
Theo định luật III Newton: Trong mọi trường hợp khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực có cùng phương, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều, điểm đặt lên hai vật khác nhau: \(\overrightarrow {{F_{AB}}} = - \overrightarrow {{F_{BA}}} \).
Do đó khi cành cây rơi bay trúng vào tấm kính thì lực của cành cây tác dụng lên tấm kính có độ lớn bằng lực của tấm kính tác dụng vào cành cây.
Chọn đáp án B.
16.4
Một người kéo xe hàng trên mặt sàn nằm ngang, lực tác dụng lên người để làm người chuyển động về phía trước là lực mà
A. người tác dụng vào xe.
B. xe tác dụng vào người.
C. người tác dụng vào mặt đất.
D. mặt đất tác dụng vào người.
Phương pháp giải:
Vận dụng định luật III Newton.
Lời giải chi tiết:
Khi một người kéo xe hàng, người đó tác dụng các lực như lực người đó tác dụng vào xe bò, và lực người đó tác dụng xuống đất. Theo định luật III Newton thì người đó cũng chịu tác dụng của xe bò và mặt đất trở lại.
Trong tất cả các lực trên thì có lực mặt đất tác dụng vào người đó là giúp người chuyển động về phía trước.
Chọn đáp án D.
16.5
Lực nào làm cho thuyền (có mái chèo) chuyền động được trên mặt hồ?
Phương pháp giải:
Vận dụng định luật III Newton.
Lời giải chi tiết:
Theo định luật III Newton:
Người chèo thuyền dùng mái chèo tác dụng vào nước một lực hướng về phía sau. Nước tác dụng lại mái chèo một lực hướng về phía trước làm thuyền chuyển động.
16.6
Hai người kéo một sợi dây theo hai hướng ngược nhau, mỗi người kéo một lực 50 N. Hỏi sợi dây có bị đứt hay không nếu nó chỉ chịu được lực căng tối đa là 70 N?
Phương pháp giải:
Vận dụng định luật III Newton.
Lời giải chi tiết:
Theo định luật III Newton: Khi hai người kéo một sợi dây theo hai hướng ngược nhau thì hai đầu dây chịu tác dụng của hai lực cân bằng nhau \(\overrightarrow F \)và \( - \overrightarrow F \).
Mà lực căng của dây F = 50 N < 70 N nên dây không bị đứt.
16.7
Hai bạn Bình và An cầm hai đầu một sợi dây và kéo căng thì sợi dây không bị đứt, nhưng nếu buộc một đầu sợi dây đó vào gốc cây và hai bạn cùng kéo căng một đầu sợi dây thì dây đứt. Hãy giải thích tại sao.
Phương pháp giải:
Vận dụng định luật III Newton.
Lời giải chi tiết:
Khi bạn Bình và bạn An cầm hai đầu một sợi dây rồi kéo căng thì hai đầu dây chịu tác dụng của hai lực cân bằng nhau \(\overrightarrow F \)và \( - \overrightarrow F \), rồi lực căng của dây bằng F nên dây không bị đứt. Khi hai người cầm chung một đầu dây mà kéo, đầu kia buộc vào thân cây, thì hai người đã tác dụng vào đầu dây một lực gấp đôi là 2F. Dây sẽ truyền lực 2F đó tới cây. Theo định luật 3 Newton, cây cũng tác dụng trở lại dây một phản lực có độ lớn 2F. Vậy hai đầu dây bị kéo về hai phía với lực lớn gấp đôi trường hợp trước, vì thế mà dây đứt.
16.8
Một vật có khối lượng 1 kg, chuyển động về phía trước với vận tốc 5 m/s và chạm vào một vật thứ hai đang đứng yên. Sau va chạm vật thứ nhất chuyển động ngược trở lại với vận tốc 1m/s. Còn vật thứ hai chuyển động với vận tốc 2 m/s. Xác định khối lượng của vật thứ hai.
Phương pháp giải:
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1 trước lúc va chạm.
Theo Định luật III có: \(\overrightarrow {{F_{21}}} = - \overrightarrow {{F_{12}}} \).
Theo định luật II Newton: \(\overrightarrow {{F_{21}}} = {m_1}\overrightarrow {{a_1}} \);\(\overrightarrow {{F_{12}}} = {m_2}\overrightarrow {{a_2}} \)
Lời giải chi tiết:
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1 trước lúc va chạm.
Theo Định luật III có: \(\overrightarrow {{F_{21}}} = - \overrightarrow {{F_{12}}} \).
\( \Leftrightarrow \) F 21 = -F 12 ⬄ m 1 a 1 = - m 2 a 2 (Theo định luật II Newton)
=> m 1 \(\frac{{\Delta {v_1}}}{{\Delta t}}\)= - m 2 \(\frac{{\Delta {v_2}}}{{\Delta t}}\)⬄ m 1 [(-1) - 5] = - m 2 (2 – 0)
\( \Leftrightarrow \) m 2 = 3m 1 = 3 kg.
16.9
Một quả bóng khối lượng 200g bay với vận tốc 72 km/h đến đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54 km/h. Thời gian và chạm giữa bóng và tường là 0,05 s. Xác định độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng.
Phương pháp giải:
Chọn chiều (+) cùng chiều chuyển động bật ra của quả bóng.
Tính gia tốc của quả bóng bằng công thức: a = \(\frac{{v - {v_0}}}{{\Delta t}}\).
Vận dụng định luật II và III của Newton: F tường = F bóng = ma.
Lời giải chi tiết:
Chọn chiều (+) cùng chiều chuyển động bật ra của quả bóng.
Theo Định luật III Newton, ta có:
F tường = F bóng = ma = m.\(\frac{{v - {v_0}}}{{\Delta t}}\)= 0,2.\(\frac{{15 - ( - 20)}}{{0,05}}\)= 140 N.
16.10
Một viên bi A có khối lượng m = 300g đang chuyển động với vận tốc 3 m/s thì va chạm vào viên bi B có khối lượng m = 2m, đang đứng yên trên mặt bàn nhẵn, nằm ngang. Biết sau thời gian và chạm 0,2 s, viên bi B chuyền động với vận tốc 0,5 m/s cùng chiều chuyển động ban đầu của viên bi A. Bỏ qua mọi ma sát, tính vận tốc chuyển động của viên bi A ngay sau va chạm.
Phương pháp giải:
Chọn chiều (+) cùng chiều chuyển động ban đầu của bi A.
Tính gia tốc của viên bi B: : \(\overrightarrow {{a_B}} = \frac{{\overrightarrow {{v_B}} - \overrightarrow {{v_{0B}}} }}{{\Delta t}}\)
Theo định luật III Newton có: \(\overrightarrow {{F_{AB}}} \)=\(\overrightarrow {{F_{BA}}} \).
Theo định luật II Newton: m A \(\overrightarrow {{a_A}} \) = m B \(\overrightarrow {{a_B}} \).
Mà gia tốc của viên bi A: \(\overrightarrow {{a_A}} = \frac{{\overrightarrow {{v_A}} - \overrightarrow {{v_{0A}}} }}{{\Delta t}}\). Giải phương trình, ta sẽ tìm được v A .
Lời giải chi tiết:
Chọn chiều (+) cùng chiều chuyển động ban đầu của bi A.
Ta có gia tốc chuyển động của bi B: \(\overrightarrow {{a_B}} = \frac{{\overrightarrow {{v_B}} - \overrightarrow {{v_{0B}}} }}{{\Delta t}}\)
a B =\(\frac{{{v_B} - {v_{0B}}}}{{\Delta t}}\)= \(\frac{{0,5 - 0}}{{0,2}}\)= 2,5 m/s 2 .
Theo định luật III Newton, ta có lực tương tác giữa hai viên bi: \(\overrightarrow {{F_{AB}}} \)=\(\overrightarrow {{F_{BA}}} \). Khi đó:
F AB = F BA = m B a B = 0,6.2,5 = 1,5 N.
Theo định luật II Newton suy ra: m A \(\overrightarrow {{a_A}} \) = m B \(\overrightarrow {{a_B}} \)
Mà gia tốc của viên bi A: \(\overrightarrow {{a_A}} = \frac{{\overrightarrow {{v_A}} - \overrightarrow {{v_{0A}}} }}{{\Delta t}}\).
=> m A \(\frac{{\overrightarrow {{v_A}} - \overrightarrow {{v_{0A}}} }}{{\Delta t}}\) = - m B \(\frac{{\overrightarrow {{v_B}} - \overrightarrow {{v_{0B}}} }}{{\Delta t}}\)⬄ m A (\(\overrightarrow {{v_A}} \)- \(\overrightarrow {{v_{0A}}} \)) = - m B (\(\overrightarrow {{v_B}} \)- \(\overrightarrow {{v_{0B}}} \))
Chiếu lên chiều (+): 0,3(v A – 3) = - 0,6(0,5 – 0) => v A = 2 m/s.
Vậy vận tốc chuyển động của viên bi A ngay sau va chạm là 2 m/s.