Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh một mặt phẳng nghiêng dài 1 m, cao 60 cm. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,25. Lấy g = 10 m/s2.
Tính tốc độ trung bình của vật khi nó trượt hết mặt phẳng nghiêng.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Góc nghiêng giữa mặt dốc và mặt phẳng nằm ngang:
\(sin\alpha=\dfrac{60}{100}=0,6\)
Gia tốc vật:
\(ma=mg\cdot sin\alpha\Rightarrow a=g\cdot sin\alpha=10\cdot0,6=6\)m/s2
Vật trượt không vận tốc đầu: \(v_0=0\)m/s
Tốc độ trung bình của vật khi trượt hết mặt phẳng nghiêng:
\(v^2-v^2_0=2aS\Rightarrow v=\sqrt{2aS}=\sqrt{2\cdot6\cdot1}=\sqrt{12}\)m/s
Áp dụng công thức về độ biến thiên động năng:
m v 2 /2 - m v 0 2 /2 = A = Fs
Với v 0 = 0 và F = Psin α - F m s = mg(sin α - μ cos α )
Từ đó suy ra:
Thay số, ta tìm được vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng:
- Khi vật trượt trên mặt phẳng nghiêng, có 3 lực tác dụng lên vật:
+ Trọng lực: P →
+ Phản lực của mặt phẳng nghiêng: N → (có phương vuông góc với mp nghiêng) (trong hình kí hiệu là Q → )
+ Lực ma sát trượt: F → m s t
- Theo định luật II Niutơn:
P → + N → + F → m s t = m a →
Mà: P → = P → 1 + P → 2
Nên: P → 1 + P → 2 + F → m s t + N → = m a →
Mặt khác: P → 2 + N → = 0 →
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật:
− F m s t + P 1 = m a ⇒ − μ t N + P sin α = m a
Với: N = P 2 = P c o s α = m g c o s α
Với: sin α = B C A C = 5 10 = 1 2 c o s α = A B A C = A C 2 − B C 2 A C = 10 2 − 5 2 10 = 3 2
a = g ( sin α − μ t c o s α ) = 9 , 8 ( 0 , 5 − 0 , 1. 3 2 ) = 4 , 05 m / s 2
Đáp án: C
Đáp án B
+ Áp dụng định luật II Niuton ta có: mgsina - mmgcosa = ma
=> gsin300 - 0,1x.cos300 = a => 5 - 3 2 x = a = x ' '
+ Đặt:
Ta có:
+ Phương trình trên có nghiệm là X = A cos ( 3 2 t + φ ) => v = - A 3 2 sin ( 3 2 t + φ )
+ Khi t = 0 thì v = 0 => j = 0 => v = - A 3 2 sin ( 3 2 t )
+ Khi dừng lại thì v = 0 => sin 3 2 t = 0 → t = 2 k π 3
+ Cho các giá trị của k và so đáp án ta được đáp án
Đáp án B
+ Áp dụng định luật II Niuton ta có: mgsina - mmgcosa = ma
=> gsin300 - 0,1x.cos300 = a => 5 - 3 2 x = a = x ' '
Đặt:
+ Phương trình trên có nghiệm là X = A cos ( 3 2 t + φ ) => v = - A 3 2 sin ( 3 2 t + φ )
+ Khi t = 0 thì v = 0 => j = 0 => v = - A 3 2 sin ( 3 2 t )
+ Khi dừng lại thì v = 0 => sin 3 2 t = 0 → t = 2 k π 3
+ Cho các giá trị của k và so đáp án ta được đáp án
+ Theo công thức liên hệ a;v; S trong chuyển động thẳng biến đổi đều ta có:
Giải theo cách dùng định luật bảo toàn nhé.
Chọn mốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng.
Độ cao của mặt phẳng nghiêng là: \(h=L\sin30^0=5m\)
Lực ma sát tác dụng lên vật: \(F_{ms}=\mu.N=\mu.mg\cos30^0=\dfrac{\sqrt 3}{2}m\)
Cơ năng khi vật ở đỉnh mặt phẳng nghiêng là: \(W_1=m.g.h=50m\)
Cơ năng khi vật ở chân mặt phẳng nghiêng: \(W_2=\dfrac{1}{2}mv^2\)
Công của ma sát là: \(A_{ms}=F_{ms}L=5\sqrt 3 m\)
Độ giảm cơ năng bằng công của lực ma sát
\(\Rightarrow W_1-W_2=A_{ms}\)
\(\Rightarrow 50m-\dfrac{1}{2}mv^2=5\sqrt 3m\)
\(\Rightarrow 50-\dfrac{1}{2}v^2=5\sqrt 3\)
Tìm tiếp để ra v nhé
a) Khi vật ở trên mặt phẳng nghiêng, ta xét hệ trục tọa độ Oxy sao cho Ox song song với mặt phẳng nghiêng còn Oy trùng với phương của phản lực \(\overrightarrow{N}\). Chọn chiều (+) là chiều chuyển động của vật. Gọi \(m\left(kg\right)\) là khối lượng của vật. Khi đó \(P=10m\left(N\right)\). Hơn nữa, dễ thấy góc nghiêng so với phương ngang của mặt phẳng nghiêng là \(30^o\). Ta chiếu \(\overrightarrow{P}\) lên 2 trục Ox, Oy thành 2 lực \(\overrightarrow{P_x},\overrightarrow{P_y}\). Khi đó:
\(P_y=P.\cos30^o=5m\sqrt{3}\left(N\right)\) và \(P_x=P.\sin30^o=5m\left(N\right)\).
Áp dụng định luật II Newton: \(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{a}\) (*)
Chiếu (*) lên Ox, ta được \(P_x=m.a\) \(\Rightarrow5m=m.a\) \(\Rightarrow a=5\left(m/s^2\right)\)
b) Khi vật di chuyển trên mặt phẳng ngang, ta xét trên hệ trục tọa độ Oxy với Ox song song với mặt phẳng ngang còn Oy trùng với phương của phản lực \(\overrightarrow{N'}\). Vật mất \(t=\dfrac{v}{a}=\dfrac{10}{5}=2\left(s\right)\) để đi đến chân mặt phẳng nghiêng.
Gọi \(v\) là vận tốc khi vật tới chân mặt phẳng nghiêng. Ta có \(v=\sqrt{2as}=\sqrt{2.5.10}=10m/s\).
Áp dụng định luật II Newton: \(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N'}+\overrightarrow{F_{ms}}=m\overrightarrow{a'}\) (**)
Chiếu (**) lên Oy, ta được \(N'=P=10m\left(N\right)\)
\(\Rightarrow F_{ms}=\mu.N'=0,1.10m=m\left(N\right)\)
Chiếu (**) lên Ox, ta được \(-F_{ms}=m.a'\Rightarrow a'=\dfrac{-F_{ms}}{m}=\dfrac{-10m}{m}=-10\left(m/s^2\right)\)
Do đó, gọi \(s,t\) lần lượt là quãng đường vả thời gian vật đi được từ khi đến chân mặt phẳng nghiêng đến khi dừng lại.
Khi đó \(t=\dfrac{-v}{a'}=\dfrac{-10}{-10}=1\left(s\right)\) và \(s=vt+\dfrac{1}{2}a't^2=10.1+\dfrac{1}{2}.\left(-10\right).1^2=5\left(m\right)\)
Như vậy, tổng quãng đường, thời gian vật đi được cho tới khi dừng lại là:
\(S=10+5=15\left(m\right)\)
\(T=2+1=3\left(s\right)\)
Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động.
Vật chịu tác dụng của các lực
Theo định luật II newton ta có:
Chiếu Ox ta có :
Vận tốc của vật ở chân dốc.
Áp dụng công thức
Khi chuyển động trên mặt phẳng ngang: Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ , chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động .Áp dụng định luật II Newton
Ta có
Chiếu lên trục Ox:
Chiếu lên trục Oy: N – P = 0N = P=mg
Để vật dừng lại thì
Áp dụng công thức:
Và
Có:
\(1=\frac{0,6}{\sin\alpha}\)
\(\Rightarrow\sin\alpha=0,6\)
\(\Rightarrow\alpha\approx36,8^o\)
Theo định luật II Niuton: \(\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_{ms}}=m.a\)
Chiếu lên \(Oy:N-P.\cos\alpha=0\Leftrightarrow N=P.\cos\alpha=m.g.\cos\alpha\)
Chiếu lên \(Ox:P.\sin\alpha-F_{ms}=m.a\)
\(\Leftrightarrow m.g.\sin37^o-\text{μ}.N=m.a\)
\(\Leftrightarrow m.g.\sin37^o-0,25.m.g.\cos\alpha=m.a\)
\(\Leftrightarrow10.\sin36,8^o-0,25.10.\cos36,8^o=a\)
\(\Rightarrow a\approx4m/s^2\)
Tốc độ khi vật trượt hết mặt phẳng là: \(v^2-v_0^2=2as\Leftrightarrow v^2=2.4.1\Rightarrow v=2\sqrt{2}\approx3m/s\)