Ở nội dung trước các em đã học về 3 định luật Niu-ton (Newton) và biết được ý nghĩa và quan trọng của các định luật Niu-ton trong thực tế đời sống: như giải thích lực quán tính, mối liên hệ giữa lực gia tốc và khối lượng, hay phản lực.
Bài viết này chúng ta sẽ vận dụng ba định luật Niu-ton để giải một số dạng bài tập. Qua đó vừa rèn luyện kỹ năng giải các bài tập vật lý vừa để hiểu rõ hơn được ý nghĩa quan trọng của các định luật Niu-ton này.
I. Ba định luật Niu-tơn và kiến thức liên quan cần nhớ
Bạn đang xem: Bài tập về Ba định luật Niu-tơn có lời giải – Vật lý 10 chuyên đề
1. Định luật I Niu-tơn (còn gọi là định luật quán tính)
•
⇒ Khi đó: vận tốc của vật v = 0 hoặc v = const (không đổi)
> Lưu ý:
– Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì:
– Tổng hợp lực và phân tích lực vận dụng quy tắc hình bình hành
2. Định luật II Niu-tơn
– Biểu thức vectơ:
– Công thức độ lớn:
3. Định luật III Niu-ton
– Vật m1 tương tác với vật m2 thì:
– Độ lớn:
4. Các công thức động học
• Chuyển động thẳng đều thì: a = 0
• Chuyển động thẳng biến đổi đều:
s = vt + at2/2; v = v + at ; v2 – v2 = 2as
• Chuyển động tròn đều:
II. Bài tập về Ba định luật Niu-ton có lời giải
• Để giải các bài tập vận dụng ba định luật Niu-tơn thông thường chúng ta dùng phương pháp động lực học quen thuộc, các bước thực hiện như sau:
+ Bước 1: Xác định ật (hệ vật) khảo sát và chọn hệ quy chiếu:
– Cụ thể: Trục tọa độ Ox luôn trùng với phương chiều chuyển động; Trục tọa độ Oy vuông góc với phương chuyển động.
+ Bước 2: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ và phân tích lực có phương không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc.
+ Bước 3: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Niu-tơn.
– Nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phương trình lực và thay thế 2 lực phân tích.
– Tổng hợp các lực tác dụng lên vật:
+ Bước 4: Chiếu phương trình (*) lên các trục tọa độ Ox và Oy:
* Bài tập 1: Một lực có độ lớn 6 N tác dụng lên vật có khối lượng 0,5 kg đang đứng yên. Bỏ qua ma sát và các lực cản. Gia tốc của vật bằng bao nhiêu?
* Lời giải:
– Đề cho: F = 0,6(N); m = 0,5(kg); a = ?
– Áp dụng định luật 2 Niu-tơn, gia tốc của vật là:
* Bài tập 2: Lần lượt tác dụng có độ lớn F1 và F2 lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a1 và a2. Biết 3F1 = 5F2. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số a1/a2 là bao nhiêu?
* Lời giải:
– Theo bài ra, ta có:
– Mà theo định luật II Niu-tơn:
F1 = m.a1; F2 = m.a2
* Bài tập 3: Một ôtô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động với v = 54km/h thì tắt máy, hãm phanh, chuyển động chậm dần đều. Biết độ lớn lực hãm 3000N. Xác định quãng đường xe đi được cho đến khi dừng lại?
* Lời giải:
> Đề cho: m = 1 tấn = 1000(kg); v = 54(km/h) = 15(m/s); F = 3000N;
– Chọn chiều là chiều chuyển động, mốc thời gian là lúc bắt đầu hãm phanh:
– Áp dụng định luật II Niu-tơn, ta có:
(Lưu ý: lực hãm ngược chiều chuyển động nên khi chiếu xuống trục Ox là -F).
– Khi xe dừng ta có v = 0; từ công thức:
* Bài tập 4: Lực không đổi tác dụng vào vật m1 gây gia tốc 4m/s2; tác dụng vào vật m2 gây ra tốc 5m/s2 . Tinh gia tốc của vật có khối lượng m1 + m2 chịu tác dụng của lực trên.
* Lời giải:
> Bài cho: a1 = 4m/s2; a2 = 5m/s2; F không đổi; am1+m2 = ?
+ Áp dụng định luật II Niu-tơn ta có:
– Với vật m1: a1 = F/m1 ⇒ m1 = F/a1
– Với vật m2: a2 = F/m2 ⇒ m2 = F/a2
– Với vật có khối lượng m1 + m2 thì:
* Bài tập 5: Một vật khối lượng 5 kg được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 30 m. Vật này rơi chạm đất sau 3s sau khi ném. Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không đổi trong quá trình chuyển động. Lấy g = 10 m/s2. Lực cản của không khí tác dụng vào vật có độ lớn bằng bao nhiêu?
* Lời giải:
> Bài cho: v = 2m/s; s = 30m; t = 3s; g = 10m/s2;
– Vật chuyển động nhanh dần đều nên quãng đường vật đi được sau 3s sau khi ném là:
– Chọn chiều dương hướng xuống (vật chịu tác dụng của trọng lực và lực cản không khí) và áp dụng định luật II Niu-tơn ta có:
→ Vật lực cản của không khí Fc = 23,35N.
* Bài tập 6: Một viên bi A có khối lượng 300 g đang chuyển động với vận tốc 3 m/s thì va chạm vào viên bi B có khối lượng 600 g đang đứng yên trên mặt bàn nhẵn, nằm ngang. Biết sau thời gian va chạm 0,2 s, bi B chuyển động với vận tốc 0,5 m/s cùng chiều chuyển động ban đầu của bi A. Bỏ qua mọi ma sát, tốc độ chuyển động của bi A ngay sau va chạm là bao nhiêu?
* Lời giải:
> Bài cho: v0B = 0; vB = 0,5(m/s); Δt = 0,2(s); mA = 300g = 0,3(kg); mB = 600g = 0,6(kg).
– Gia tốc chuyển động của viên bi B trong khoảng thời gian 0,2s là:
– Lực tương tác giữa 2 viên bi là:
FAB = FBA = mBaB = 0,6.2,5 = 1,5(N).
– Áp dụng định luật III Niu-tơn ta có:
– Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động ban đầu của bi A.
– Ta chiếu (*) lên chiều dương được: 0,3(vA – 3) = – 0,6(0,5 – 0) ⇒ vA = 2(m/s).
* Bài tập 7: Một xe A đang chuyển động với vận tốc 3,6 km/h đến đụng vào xe B đang đứng yên. Sau va chạm xe A dội lại với vận tốc 0,1 m/s ; còn xe B chạy với vận tốc 0,55 m/s. Cho mB=200g. Tìm mA.
* Lời giải:
> Bài cho: trước va chạm v0A = 3,6(km/h) = 1(m/s); v0B = 0; mB = 200g -0,2(kg); mA=?
Sau va chạm: vA = 0,1(m/s); vB = 0,55(m/s).
– Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của xe A.
– Áp dụng định luật III Niu-tơn cho tương tác giữa 2 xe, ta có:
(*)
– Chiếu (*) lên chiều dương, ta được:
– Vậy khối lượng của xe A là 0,1kg = 100g.
* Bài tập 8: Một vật có khối lượng m = 2kg đang nằm yên trên mặt bàn nằm ngang thì được kéo bằng một lực có độ lớn F = 10N theo hướng tạo với mặt phẳng ngang một góc α = 30°. Biết hệ số ma sát của vật với mặt sàn là μ = 0,5. Tìm vận tốc của vật sau 5 giây kể từ lúc bắt đầu chịu lực tác dụng. Lấy g = 10m/s2.
* Lời giải:
> Bài cho: m = 2kg; F = 10N; α = 30°; μ = 0,5; t = 5s; g = 10m/s2;
– Vật chịu tác dụng của trọng lực P, phản lực N, của mặt đường, lực kéo Fk và lực ma sát trượt Fms. Chọn hệ trục Oxy như hình trên:
– Áp dụng định luật II Niu-tơn ta có:
+ Chiếu lên trục Oy ta được:
+ Chiếu lên trục Ox ta được:
– Lại có: v = a.t = 0,58.5 = 2,9(m/s).
→ Vận tốc của vật sau 5s là 2,9(m/s).
Như vậy, với nội dung bài tập về ba định luật Niu-ton có lời giải ở trên, hy vọng đã giúp các em hiểu rõ hơn việc vận dụng các định luật Niu-tơn này trong thực tế đời sống.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
Đăng bởi: BNOK.VN
Chuyên mục: Giáo Dục
My spouse and I stumbled over here coming from a different page and thought I may as well check things out. I like what I see so now i am following you. Look forward to looking into your web page repeatedly.
An interesting dialogue is price comment. I feel that it’s best to write extra on this matter, it might not be a taboo topic however typically people are not enough to speak on such topics. To the next. Cheers
My brother suggested I might like this website. He was totally right. This post truly made my day. You can not imagine just how much time I had spent for this information! Thanks!
I am constantly looking online for ideas that can facilitate me. Thx!
Hi, Neat post. There’s an issue along with your website in web explorer, might check this?K IE nonetheless is the market leader and a large portion of people will omit your excellent writing because of this problem.
An impressive share, I just given this onto a colleague who was doing a little analysis on this. And he in fact bought me breakfast because I found it for him.. smile. So let me reword that: Thnx for the treat! But yeah Thnkx for spending the time to discuss this, I feel strongly about it and love reading more on this topic. If possible, as you become expertise, would you mind updating your blog with more details? It is highly helpful for me. Big thumb up for this blog post!
I¦ve recently started a site, the info you offer on this website has helped me tremendously. Thank you for all of your time & work.
you may have a great blog here! would you prefer to make some invite posts on my blog?
I do love the way you have framed this concern plus it really does supply us a lot of fodder for consideration. However, because of everything that I have experienced, I basically trust as the actual reviews stack on that individuals stay on issue and not embark on a tirade of some other news du jour. Anyway, thank you for this fantastic point and even though I do not really agree with it in totality, I value the point of view.
I was very pleased to find this web-site.I wanted to thanks for your time for this wonderful read!! I definitely enjoying every little bit of it and I have you bookmarked to check out new stuff you blog post.
I haven¦t checked in here for a while since I thought it was getting boring, but the last few posts are good quality so I guess I¦ll add you back to my everyday bloglist. You deserve it my friend 🙂
Thank you for the sensible critique. Me and my neighbor were just preparing to do some research about this. We got a grab a book from our area library but I think I learned more from this post. I’m very glad to see such great info being shared freely out there.
I couldn’t resist commenting
Hi! Do you know if they make any plugins to help with SEO? I’m trying to get my blog to rank for some targeted keywords but I’m not seeing very good gains. If you know of any please share. Appreciate it!
You have brought up a very excellent points, thankyou for the post.
I respect your work, appreciate it for all the useful content.