1. Một đầu của dây nhẹ dài 0,80 m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên mặt bàn nằm ngang (Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ quay của dây là 1,60 vòng/s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Chọn D.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động:
Xét hệ (m1 + m2 + m3) thì hai ngoại lực P3 và Fc làm cho hệ chuyển động với cùng một gia tốc có độ lớn:
Ta có lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm
Do khối lượng và bán kính của vật chuyển động xung quanh bàn không đổi nên lực căng phụ thuộc vào tốc độ góc. Lực căng dây lớn nhất khi tốc độ góc lớn nhất
Ta có: m = 3 kg; R = 0,8 m; \({\omega _{\max }}\)= 1,6 vòng/s = 1,6.2π = 10 rad/s.
=> Lực căng dây lớn nhất là: \({T_{\max }} = {F_{ht\max }} = m.\omega _{\max }^2.R = {3.10^2}.0,8 = 240(N)\).
Lực đóng vai trò là lực hướng tâm trong trường hợp trên là lực căng.
=> Vận tốc cực đại của vật để dây không bị đứt là:
\(\begin{array}{l}{T_{\max }} = {F_{ht\max }} = m.\frac{{v_{\max }^2}}{R}\\ \Rightarrow {v_{\max }} = \sqrt {\frac{{{T_{\max }}.R}}{m}} = \sqrt {\frac{{50.1,5}}{{0,5}}} \approx 12,23(m/s)\end{array}\)
Chọn C.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động.
Xét hệ (m1 + m2 + m3) thì ngoại lực duy nhất P3 làm cho hệ chuyển động với cùng một gia tốc có độ lớn:
Xét riêng vật m1: T1 = m1a = 5(N).
Xét riêng vật m2: T2 – T1 = m2a => T2 - 5 = 2.5 => T2 = 15(N).
=> T2 + 2T1 = 25(N).
Đáp án B
- Để vật chuyển động theo quỹ đạo tròn, thì dây không bị trùng trong suốt quá trình vật chuyển động muốn vậy tại điểm cao nhất của quỹ đạo lực căng dây phải lớn hơn hoặc bằng 0:
- Gọi v1, v21 là vận tốc của xe lăn và vận tốc của vật với xe lăn ở điểm cao nhất.
- Động lượng của hệ được bảo toàn theo phương ngang:
- Chọn hệ quy chiếu gắn với xe tại thời điểm vật ở điểm cao nhất. Hệ quy chiếu này là một hệ quy chiếu quán tính vì tại điểm cao nhất lực căng dây có phương thẳng đứng nên thành phần lực tác dụng lên xe theo phương ngang sẽ bằng 0, suy ra xe không có gia tốc.
- Định luật II Newton cho vật ở điểm cao nhất: