Bài 6 trang 115 sgk Vật lý lớp 10, Một vật có khối lượng m = 4,0kg...

Một vật có khối lượng m = 4,0kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang dưới tác dụng của một lực $\overrightarrow F$ hợp với hướng chuyển động một góc α = 30^o (hình 21.6). Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là µ_t = 0,30. Tính độ lớn của lực để:

a)      Vật chuyển động với gia tốc bằng 1,25 m/s²;

b)      Vật chuyển động thẳng đều. Lấy g = 10 m/s².

Hướng dẫn giải:

Lực tác dụng lên vật m được biểu diễn trên hình vẽ.

Định luật II Niu-tơn cho: $\overrightarrow F  + \overrightarrow P  + \overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_{m{\rm{s}}}}}  = m\overrightarrow a$     (1)

Chọn hệ trục Oxy với chiều dương là chiều chuyển động theo phương Ox, chiếu phương trình (1) lên:

(Ox): Fcosα- f_ms= ma             (2)

(Oy): N + Fsinα - P = 0            (3)

mà f_ms= μN                             (4)

(2), (3) và (4)  => F cosα - μ(P- Fsinα ) = ma

                       => Fcosα - μP + μFsinα = ma 

                       F(cosα +μsinα) = ma +μmg

                   $\Rightarrow F = {{m.\left( {{\mu _t}g + a} \right)} \over {\cos \alpha  + {\mu _t}.\sin \alpha }}$

a) Khi a = 1,25 m/s²

$\Rightarrow F = {{4.0,25 + 0,3.4.10} \over {{{\sqrt 3 } \over 2} + 0,3.{1 \over 2}}}$

$\Rightarrow F = {{\left( {5 + 12} \right)2} \over {1,732 + 0,3}} = {{34} \over {2,032}} = 16,7(N)$

b) Vật chuyển động thẳng đều a = 0.

$\Rightarrow F = {{12.2} \over {2,032}} = 11,81(N)$