Bài 2. Một số lực thường gặp trang 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 Vật Lí 10 Cánh diều
Ở phần trước, ta đã biết gia tốc mà vật có được là do có lực tác dụng lên vật. Quan sát hình 2.1 và cho biết người nào tác dụng lực đẩy. Xác định hướng và độ lớn của hợp lực tác dụng lên ô tô. Biểu diễn trọng lực tác dụng lên quả táo (G là trọng tâm).Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, ta có thể thực hiện như sau. Tính độ lớn trọng lực tác dụng lên bạn. Từ bảng 2.1, xác định gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo.Xác định số chỉ đo trọng lượng của các quả cân trong Bảng 2.1
Câu hỏi tr 48 CH 1
Ở phần trước, ta đã biết gia tốc mà vật có được là do có lực tác dụng lên vật. Khi biết vật đang chịu tác dụng bởi những lực nào, chúng ta có thể dự đoán vật sẽ chuyển động ra sao. Như vậy, điều quan trọng là xác định được các lực tác dụng lên một vật. Hãy lấy ví dụ về vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết đã học
Lời giải chi tiết:
Ví dụ về vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực:
+ Đẩy xe hàng đi về phía trước
+ Kéo vật trên ròng rọc
Câu hỏi tr 48 CH 2
Quan sát hình 2.1 và cho biết người nào tác dụng lực đẩy, người nào tác dụng lực kéo lên cái tủ?
Hãy biểu diễn lực tác dụng của mỗi người lên tủ.
Phương pháp giải:
Quan sát hình vẽ
Lời giải chi tiết:
Bạn A dùng lực kéo
Bạn B dùng lực đẩy
Biểu diễn:
Câu hỏi tr 49
Quan sát hình 2.1 và cho biết người nào tác dụng lực đẩy, người nào tác dụng lực kéo lên cái tủ?
Hãy biểu diễn lực tác dụng của mỗi người lên tủ.
Phương pháp giải:
+ Quan sát hình và đưa ra nhận định về hướng chuyển động
+ Hợp lực F>0, ô tô chuyển động tăng tốc
+ Hợp lực F=0, ô tô chuyển động thẳng đều
+ Hợp lực F<0, ô tô giảm tốc và dần dừng lại.
Lời giải chi tiết:
Trong cả ba hình, hướng chuyển động của ô tô là: phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải.
a) Lực phát động là 400 N, lực cản là 300 N
=> Hợp lực F = 100 N >0 nên trạng thái chuyển động của ô tô là ô tô tăng tốc
b) Lực phát động = Lực cản = 300 N.
=> Hợp lực F = 0 N nên ô tô chuyển động thẳng đều
c) Lực phát động = 200 N, lực cản = 300 N
=> Hợp lực F = -100 N
Câu hỏi tr 50 CH 1
Biểu diễn trọng lực tác dụng lên quả táo (G là trọng tâm).
Phương pháp giải:
Trọng lực:
+ Điểm đặt: tại tâm vật
+ Phương: thẳng đứng
+ Chiều: từ trên xuống dưới
Lời giải chi tiết:
Câu hỏi tr 50 CH 2
Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, ta có thể thực hiện như sau: Treo vật ở đầu một sợi dây mềm, mảnh nối với điểm P của vật. Đưa dây dọi tới sát dây treo vật, dùng dây dọi để làm chuẩn, đánh dấu đường thẳng đứng PP’ kéo dài của dây treo trên vật.
Treo vật ở điểm Q và lặp lại quá trình như trên, đánh dấu được đường thẳng đứng QQ’. Giao điểm G của PP’ và QQ’ là trọng tâm của vật phẳng.
Hãy xác định trọng tâm của mỗi vật phẳng trong hình 2.5
Phương pháp giải:
Cách xác định trọng tâm của một số hình:
+ Hình chữ nhật: trọng tâm là giao điểm của hai đường chéo
+ Hình tròn: trọng tâm là giao điểm của hai đường kính
+ Hình tam giác: trọng tâm là giao điểm của hai đường trung tuyến
Lời giải chi tiết:
Câu hỏi tr 51 CH 1
Tính độ lớn trọng lực tác dụng lên bạn
Phương pháp giải:
Biểu thức tính trọng lực: P = m.g
Trong đó: m là khối lượng (kg); g là gia tốc trọng trường với g = 10 m/s 2
Lời giải chi tiết:
Ví dụ, cân nặng của bạn là 45 kg
Trọng lực tác dụng lên bạn là: P = m. g = 45 . 10 = 450 (N).
Câu hỏi tr 51 CH 2
Từ bảng 2.1, xác định gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo. Lấy kết quả đến 3 chữ số có nghĩa
Phương pháp giải:
Biểu thức tính gia tốc khi biết trọng lượng và khối lượng: g = P/m
Lời giải chi tiết:
+ 1 quả cân: \({g_1} = \frac{{{P_1}}}{{{m_1}}} = \frac{{0,49}}{{0,05}} = 9,8(m/{s^2})\)
+ 2 quả cân: \({g_2} = \frac{{{P_2}}}{{{m_2}}} = \frac{{0,98}}{{0,10}} = 9,8(m/{s^2})\)
+ 3 quả cân: \({g_3} = \frac{{{P_3}}}{{{m_3}}} = \frac{{1,47}}{{0,15}} = 9,8(m/{s^2})\)
+ 4 quả cân: \({g_4} = \frac{{{P_4}}}{{{m_4}}} = \frac{{1,96}}{{0,20}} = 9,8(m/{s^2})\)
+ 5 quả cân: \({g_5} = \frac{{{P_5}}}{{{m_5}}} = \frac{{2,45}}{{0,25}} = 9,8(m/{s^2})\)
Vậy gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo là 9,80 m/s 2
Câu hỏi tr 52
Xác định số chỉ đo trọng lượng của các quả cân trong Bảng 2.1 khi chúng được đưa lên bề mặt Mặt Trăng. Lấy gia tốc rơi tự do trên Mặt Trăng là 1,6 m/s 2
Phương pháp giải:
Biểu thức tính trọng lượng: P = m. g với m là khối lượng (kg); g là gia tốc (m/s 2 )
Lời giải chi tiết:
Ta có: g = 1,6 m/s 2
+ 1 quả cân: P = 0,05.1,6 = 0,08 (N)
+ 2 quả cân: P = 0,10.1,6 = 0,16 (N)
+ 3 quả cân: P = 0,15.1,6 = 0,24 (N)
+ 4 quả cân: P = 0,20. 1,6 = 0,32 (N)
+ 5 quả cân: P = 0,25.1,6 = 0,40 (N).
Câu hỏi tr 53 CH 1
Ma sát có lợi hay có hại tùy thuộc vào tình huống và quan điểm. Theo bạn, lực ma sát có lợi hay gây hại trong các trường hợp sau đây:
- Trục bánh xe chuyển động
- Viết bảng
- Ô tô phanh gấp
Nêu biện pháp làm tăng hoặc làm giảm ma sát trong mỗi trường hợp trên.
Phương pháp giải:
Liên hệ thực tiễn
Lời giải chi tiết:
- Trục bánh xe chuyển động: ma sát có hại, vì ma sát làm giảm độ trơn của trục bánh xe, khiến xe chuyển động khó khăn hơn. Để làm giảm ma sát ở trục bánh xe thì ta có thể bôi trơn bằng dầu của xe
- Viết bảng: ma sát có lợi, nếu không có ma sát thì không thể viết được chữ, để làm tăng ma sát ta có thể làm bảng nhám đi thì viết sẽ dễ dàng
- Ô tô phanh gấp: ma sát có lợi, nếu không có ma sát thì ô tô khó có thể dừng được và không tránh được chướng ngại vật dẫn đến tai nạn. Để làm tăng ma sát trong trường hợp này thì ta có thể cho cát trên mặt đường.
Câu hỏi tr 53 CH 2
Một thùng hàng nặng 54,0 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động.
a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.
b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng
Phương pháp giải:
Vật nằm ngang thì lực ép bằng trọng lượng
Lực ma sát nghỉ khi vật bắt đầu chuyển động gọi là lực ma sát nghỉ cực đại
Lời giải chi tiết:
a) Trọng lượng của thùng hàng là: P = m.g = 54.10 = 540 (N)
=> Lực ép giữa sàn nhà và thùng hàng là 540 N.
b) Lực có độ lớn ít nhất để đẩy vật bắt đầu chuyển động là 108 N
=> Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng là 108 N
Câu hỏi tr 54 CH 1
Tốc độ ổn định của vật rơi phụ thuộc vào trọng lượng, hình dạng và kích thước mặt ngoài của vật. Đối với côn trùng, lực cản của không khí lớn hơn nhiều so với trọng lượng của chúng, do đó tốc độ ổn định của chúng khá thấp. Côn trùng có thể bị cuốn lên trời hàng km do các luồng không khí bốc lên. Sau đó, chúng rơi trở lại Trái Đất mà không bị thương.
Hãy lấy một ví dụ tương tự.
Phương pháp giải:
Liên hệ thực tiễn
Lời giải chi tiết:
Ví dụ: Đối với chiếc lá rụng từ trên cây xuống, lựcc cản không khí lớn hơn nhiều so với trọng lượng của chiếc lá, do đó tốc độ ổn định của lá rất thấp. Vì vậy, lá có thể bay lơ lửng trên không, sau đó lá rơi trở lại mặt đất.
Câu hỏi tr 54 CH 2
Chế tạo hệ thống dù để thả một quả trứng từ độ cao 10 m xuống đất mà trứng không vỡ. Các nội dung cần báo cáo sau thử nghiệm:
- Khoảng thời gian chuyển động của hệ thống dù để quả trứng không vỡ khi chạm đất.
- Hình dạng và kích thước của hệ thống dù
Phương pháp giải:
Báo cáo thử nghiệm
Lời giải chi tiết:
- Thời gian chuyển động của hệ thống dù để quả trứng không vỡ khi chạm đất là:
\(t = \sqrt {\frac{{2h}}{g}} = \sqrt {\frac{{2.10}}{{10}}} \approx 1,41(s)\)
- Hình dạng của dù: hình mái vòm
Câu hỏi tr 55 CH 1
Hãy giải thích vì sao ở vùng nước ngập ngang người thì bơi sẽ đỡ tốn sức hơn lội
Phương pháp giải:
+ Lực đẩy Ác-si-mét càng lớn khi độ sâu càng lớn
+ Lực đẩy Ác- si-mét càng lớn thì vật di chuyển càng dễ và ngược lại
Lời giải chi tiết:
+ Người ở vùng nước ngập ngang có độ sâu lớn hơn so với người chìm trong nước nên lực đẩy Ác-si-mét của người ở vùng nước ngập ngang lớn hơn người chìm trong nước. Vì vậy người ở vùng nước ngập ngang bơi sẽ đỡ tốn sức hơn người bơi lội
+ Đối với người bơi ở vùng nước ngập ngang thì có lực cản của nước ít hơn người bơi ngập trong nước
Câu hỏi tr 55 CH 2
Archimedes (287 TCN - 212 TCN) được nhà vua giao nhiệm vụ tìm ra vương miện bằng vàng có bị pha thêm bạc hay không. Giai thoại kể rằng ông đã tìm ra lời giải trong lúc tắm. Khi đó, Archimedes reo lên: "Euréka" (có nghĩa là: tìm ra rồi) và sung sướng chạy ra ngoài. Đây là mẩu chuyện vui về một nhà vật lí nhưng có ý nghĩa sâu sắc. Không phải may mắn ngẫu nhiên mà chính việc luôn luôn suy nghĩ về liên hệ giữa cái cần tìm và cái đã biết đã giúp Archimedes tìm ra lời giải. Say mê nghiên cứu là phẩm chất hàng đầu của nhà khoa học và thành quả cũng chỉ có thể được tạo thành từ sự say mê, miệt mài ấy.
Bạn hãy tìm đọc câu chuyện về Archimedes và lí giải của ông giúp dẫ tới công thức tính độ lớn lực đẩy của chất lỏng lên vật
Phương pháp giải:
Các em tìm hiểu trên Internet
Lời giải chi tiết:
Khi ông đang tắm thì cơ thể của ông được nâng lên, vì vậy ông mới có suy nghĩ rằng đã có một lực đẩy trong chất lỏng đẩy cơ thể của ông lên, vì vậy ông đã tìm ra độ lớn của lực đẩy trong chất lỏng.
Câu hỏi tr 55 CH 3
So sánh lực đẩy Archimedes tác dụng lên cùng một vật khi nó ở hai vị trí (1) và vị trí (2) trong hình 2.11. Biết rằng ở (1) thì vật đang chuyển động lên trên, ở (2) thì vật đang nằm cân bằng trên mặt thoáng.
Phương pháp giải:
Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng hoặc chất khí mà vật chiếm chỗ.
Lời giải chi tiết:
Trong hình (1), ta thấy vật ngập trong nước
Trong hình (2), ta thấy một phần của vật ngập trong nước, một phần ở ngoài không khí
=> Trọng lượng của phần chất lỏng trong hình (1) nhỏ hơn trọng lượng phần chất lỏng trong hình (2)
=> \{F_{A1}} < {F_{A2}}\)
Câu hỏi tr 56
Đặt một cái bát bằng kim loại lên mặt nước như thế nào để nó nổi trên bề mặt?
Từ đó, rút ra nguyên tắc để chế tạo tàu, thuyền.
Phương pháp giải:
Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng hoặc chất khí mà vật chiếm chỗ.
Lời giải chi tiết:
Một vật sẽ chìm nếu nó nặng hơn chính xác cùng một thể tích nước mà nó chiếm chỗ
Muốn để một bát kim loại lên mặt nước thì ta sẽ để bát kim loại đó ra khu vực có nhiều nước để làm tăng thể tích nước hơn.
Nguyên tắc chế tạo tàu: Nếu tàu càng lớn thì trọng lượng nước mà tàu chiếm chỗ càng lớn, sức đẩy mà tàu thu được cũng càng lớn, vì vậy nguyên tắc chế tạo tàu, thuyền đó là làm càng lớn thì tàu và thuyền sẽ càng dễ nổi