Soạn Lí 10 nâng cao Bài 21: Hệ quy chiếu có gia tốc. Lực quán tính

Trả lời nghi vấn C giữa bài Vật lý lớp 10 tăng Bài 21

Câu c1 (trang 94 sgk Vật Lý 10 tăng)

Trong hệ quy chiếu gắn với xe, định luật I Niuton với còn được nghiệm đúng?

Lời giải:

Ko. Vì hợp lực tác dụng lên hòn bi: Fhl→= N→+ P→= 0

Theo những định luật Niu-tơn vật phải thăng bằng nhưng trong hệ quy chiếu gắn với xe chuyển động, ta thấy hòn bi chuyển động với gia tốc. Nếu thừa nhận với thêm lực quán tính thì những định luật được nghiệm đúng.

Câu c2 (trang 95 sgk Vật Lý 10 tăng)

Lực quán tính với gì giống và khác những lực thông thường?

Lời giải:

* Giống nhau: Lực quán tính cũng giống như những lực thông thường đều gây ra biến dạng hoặc gây ra gia tốc cho vật.

* Khác nhau: Lực quán tính xuất hiện do tính chất phi quán tính của hệ quy chiếu chứ ko do tác dụng của vật này lên vật khác. Do đó lực quán tính ko với phản lực.

Câu c3 (trang 96 sgk Vật Lý 10 tăng)

Trong mỗi trường hợp của bài toán 2 (SGK trang 96), hãy so sánh số chỉ của lực kế với độ to của lực quyến rũ do Trái Đất đặt lên vật.

Lời giải:

a) Trường hợp thang máy chuyển động đều hoặc đứng yên: số chỉ của lực kế bằng trọng lượng của vật Fk = P = 19,6N

b) Trong trường hợp thang máy chuyển động với gia tốc a = 2,2m/s2 hướng lên:

Số chỉ lực kế to hơn độ to lực quyến rũ do trái đất đặt lên vật.

Trường hợp này trọng lượng của vật là tăng.

c) Thang máy chuyển động với gia tốc a = 2,2m/s2 hướng xuống:

Fk = P – Fqt = m.(g –a) = 12,5N < P

Trường hợp này trọng lượng của vật là giảm.

d) Thang máy rơi tự do với gia tốc a = g

Từ kết quả câu c): với a = g thì Fk = m.(g - a) = 0

Trường hợp này coi như vật ko với trọng lượng (trọng lượng = 0).

Trả lời nghi vấn Vật lí lớp 10 tăng Bài 21 trang 97

Câu 1 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Hãy lí giải hiện tượng xảy ra trong hình 21.1. Vì sao lại với cuộc hội thoại như trong hình?

Lời giải:

Lúc phanh xe, xe chuyển động chậm dần đều với gia tốc a→ hướng về sau, lực quán tính tác dụng lên người ngồi trên xe Fqt→= -m.a→ hướng về trước nên mọi người đều lao về phía trước, tay ko với chỗ để vịn chắc thì ngã chúi về phía trước. Cuộc hội thoại trong hình với nguyên nhân chính là lực quán tính.

Câu 2 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Theo kết quả bài tập C2, hãy dự đoán xem lúc đi thang máy, ta với thể với cảm giác gì khác thường. Nếu với dịp đi thang máy, em hãy thử quan tâm xem với cảm thấy được điều đó ko. Hãy giảng giải vì sao.

Lời giải:

Nếu thang máy đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều (lúc đang chạy) ta ko thấy với biểu hiện gì khác thường.

+ Lúc thang máy khởi đầu chuyển động (nhanh dần) ta với cảm giác đôi chân nặng hơn (trọng lượng tăng), sức ép lên sàn thang máy tăng.

+ Lúc thang máy sắp giới hạn, ta với cảm giác được nhấc lên đôi chân nhẹ đi, sức ép lên sàn giảm (trọng lượng giảm).

Giải bài tập SGK Vật lí 10 tăng Bài 21 trang 97

Bài 1 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Hãy chọn câu đúng

Bằng cách so sánh số chỉ lực kế trong thang máy với trọng lượng P=mg của vật treo vào lực kế, ta với thể

A. Biết thang máy đang đi lên hay xuống

B. Biết chiều của gia tốc thang máy

C. Biết được thang máy đang chuyển động nhanh dần hay chậm dần

D. Biết được cả ba điều nói trên

Lời giải:

Đáp án B

- Thang máy đi lên nhanh dần đều – chiều gia tốc hướng lên – chiều lực quán tính hướng xuống – trị giá lực kế tăng – trọng lượng tăng.

- Thang máy đi lên chậm dần đều – chiều gia tốc hướng xuống – chiều lực quán tính hướng lên – trị giá lực kế giảm – trọng lượng giảm.

- Thang máy đi xuống nhanh dần đều – chiều gia tốc hướng xuống – chiều lực quán tính hướng lên – trị giá lực kế giảm – trọng lượng giảm.

- Thang máy đi xuống chậm dần đều – chiều gia tốc hướng lên – chiều lực quán tính hướng xuống – trị giá lực kế tăng – trọng lượng tăng.

Bài 2 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Một vật với khối lượng 0,5kg móc vào lực kế treo trong buồng thang máy. Thang máy đang đi xuống và được hãm với gia tốc 1m/s2. Số chỉ của lực kế là bao nhiêu?

A. 0,5N

B. 5,4N

C. 4,9N

D. 4,4N

Lời giải:

Đáp án : B

Hướng dẫn: thang máy đi xuống chậm dần đều:

Do đó : Flk = P + Fqt = m(g + a) = 5,4N

Bài 3 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Một người với khối lượng m = 60kg đứng trong buồng thang máy trên một bàn cân lò xo. Nếu cân chỉ trọng lượng của người là:

a) 588N

b) 606N

c) 564N

Thì gia tốc của thang máy như thế nào?

Lời giải:

Trọng lực tác dụng lên người P = m.g = 60.9,8 = 588N

Số chỉ của cân chính là lực mà người tác dụng lên cân.

a) F = 588N = P: thang máy đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Lúc đó gia tốc thang máy a = 0.

F = m.(g + a) → a = F/m – g = 606/60 – 9,8 = 0,3 m/s2

c) F = 564 < P: thang máy đi xuống nhanh dần đều hoặc đi lên chậm dần đều. Gia tốc hướng xuống và với độ to:

F = m.(g - a) → a = g - F/m = 9,8 - 564/60 = 0,4 m/s2

Bài 4 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Một quả cầu nhỏ, khối lượng m = 300g, buộc vào một đầu dây treo vào trần của toa tàu đang chuyển động.

Hình 21.8 ghi lại những vị trí ổn định của quả cầu trong một số trường hợp.

a) Hãy nhận xét về tính chất của chuyển động của toa tàu trong mỗi trường hợp.

b) Tính gia tốc của toa tàu và lực căng của dây treo trong mỗi trường hợp.

Lời giải:

Trường hợp tổng quát: quả cầu chịu tác dụng của ba lực:

Trọng lực P→, lực căng T→ và lực quán tính Fqt→ (xét trong hệ quy chiếu gắn với xe lúc xe đang chuyển động với gia tốc a→)

Từ hình vẽ ta với:

a) Trường hợp 1: tàu đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

α = 0. Từ (2) ⇒ cosα = 1 ⇒ T = P = m.g = 2,94N

b) Trường hợp 2: Ta thấy dây treo lệch sang phải nên Fqt→ hướng sang phải → a→ hướng sang trái. Do vậy tàu chuyển động chậm dần đều.

Từ (1) ⇒ a = g.tanα = 9,8.tan8o = 1,38m/s2

Từ (2):

c) Trường hợp 3: Ta thấy dây treo lệch sang trái nên Fqt→ hướng sang trái → a→ hướng sang phải cùng chiều với chiều chuyển động. Do vậy tàu chuyển động nhanh dần đều.

a = g.tanα = 9,8.tan4o = 0,69m/s2

Bài 5 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Khối nêm hình tam giác vuông ABC với góc nghiêng α = 30o đặt trên mặt bàn nằm ngang (hình 21.9). Cần phải làm cho khối nêm chuyển động trên mặt bàn với gia tốc như thế nào để một vật nhỏ đặt tại A với thể leo lên mặt phẳng nghiêng? Bỏ qua ma sát.

Lời giải:

Xét trong hệ quy chiếu phi quán tính (gắn với nêm):

Ứng dụng định luật II Newton cho vật lúc vật đang chuyển động lên mặt phẳng nghiêng ta với: Fqt→+ P→+ N→= m.av→ Giải bài tập SGK Vật lý 10 Nâng cao Bài 21: Hệ quy chiếu có gia tốc. Lực quán tính

(av→ là gia tốc của vật đối với mặt nêm)

Vật lên được mặt nghiêng thì Fqt→ hướng sang phải, do đó gia tốc a→ của nêm hướng sang trái.

Chọn trục Ox hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng, hướng lên.

Chiếu biểu thức vectơ Giải bài tập SGK Vật lý 10 Nâng cao Bài 21: Hệ quy chiếu có gia tốc. Lực quán tính lên trục Ox ta được:

-Pt + Fqt/Ox = m.av ⇔ -P.sinα + Fqt.cosα = m.av

⇔ -m.g.sinα + m.a.cosα = m.av

⇔ av = -g.sinα + a.cosα

Để vật leo lên được mặt phẳng nghiêng thì gia tốc của vật đối với nêm av ≥ 0 hay:

-g.sinα + a.cosα ≥ 0 suy ra a ≥ g.tanα.

Bài 6 (trang 97 sgk Vật Lý 10 tăng)

Một quả cầu khối lượng m = 2kg treo vào đầu một sợi dây chỉ chịu được lực căng dây tối đa Tm = 28N. Hỏi với thể kéo dây đi lên phía trước với gia tốc to nhất là bao nhiêu mà dây chưa đứt?

Lời giải:

Xét trong hệ quy chiếu gắn với đất thì quả cầu chuyển động với gia tốc a→:

Những lực tác dụng lên quả cầu lúc đó gồm: Trọng lực P→, lực căng T→.

Ứng dụng định luật II Niu-tơn ta được:

P→+ T→= m.a→

Chiếu lên chiều dương đã chọn (hình vẽ)

-P + T = m.a → T = m.(g + a) ≤ Tmax

Để dây ko bị đứt thì T ≤ Tmax

►► CLICK NGAY vào đường dẫn dưới đây để TẢI VỀ lời giải Lí 10 tăng Bài 21: Hệ quy chiếu với gia tốc. Lực quán tính chi tiết, đầy đủ nhất, file pdf hoàn toàn miễn phí từ chúng tôi, tương trợ những em ôn luyện giải phản ánh hiệu quả nhất.


--- Cập nhật: 23-01-2023 --- edu.dinhthienbao.com tìm được thêm bài viết Giải bài tập SGK Vật lý 10 Nâng cao Bài 21: Hệ quy chiếu có gia tốc. Lực quán tính từ website www.elib.vn cho từ khoá giải bài tập vật lý 10 tăng bài 21.

Hãy chọn câu đúng

Bằng cách so sánh số chỉ lực kế trong thang máy với trọng lượng P=mg của vật treo vào lực kế, ta với thể

A. Biết thang máy đang đi lên hay xuống

B. Biết chiều của gia tốc thang máy

C. Biết được thang máy đang chuyển động nhanh dần hay chậm dần

D. Biết được cả ba điều nói trên

Phương pháp giải

Vận dụng tính chất và đặc điểm chuyển động của thang máy để trả lời nghi vấn này

Hướng dẫn giải

- Thang máy đi lên nhanh dần đều ⇒ chiều gia tốc hướng lên ⇒ chiều lực quán tính hướng xuống; trị giá lực kế tăng ⇒ trọng lượng tăng.

- Thang máy đi lên chậm dần đều; chiều gia tốc hướng xuống ⇒ chiều lực quán tính hướng lên ⇒ trị giá lực kế giảm ⇒ trọng lượng giảm.

- Thang máy đi xuống nhanh dần đều ⇒ chiều gia tốc hướng xuống ⇒ chiều lực quán tính hướng lên ⇒ trị giá lực kế giảm ⇒ trọng lượng giảm.

- Thang máy đi xuống chậm dần đều ⇒ chiều gia tốc hướng lên ⇒ chiều lực quán tính hướng xuống ⇒ trị giá lực kế tăng ⇒ trọng lượng tăng.

- Chọn B

Một vật với khối lượng 0,5 kg móc vào lực kế treo buồng thang máy. Thang máy đang đi xuống và được hãm với gia tốc Một m/s2. Số chỉ của lực kế là bao nhiêu ?

A. 0,5 N.                                 B. 5,4 N.

C. 4,9 N.                                 D. 4,4 N.

Phương pháp giải

Số chỉ của lực kế là tổng của trọng lượng và lực quán tính, tính theo công thức:

({F_{LK}} = P + {F_{qt}} = m(g + a) )

Hướng dẫn giải

({F_{LK}} = P + {F_{qt}} = m(g + a) = 5,4{mkern 1mu} (N))

- Chọn B

Một người với khối lượng m = 60 kg đứng trong buồng thang máy trên một bàn cân lò xo. Nếu cân chỉ trọng lượng của người là: a) 588 N ; b) 606 N ; c) 564 N thì gia tốc của thang máy như thế nào?

Phương pháp giải

- Tính trọng lượng của người theo công thức: P=mg

a) Lúc Fdh=P thì gia tốc bằng 0

b) c) Ứng dụng công thức:

(begin{array}{l} a = frac{{{F_{dh}} - P}}{m} end{array})để tính gia tốc và suy ra tính chất chuyển động trong từng trường hợp

Hướng dẫn giải

Trọng lực tác dụng lên người P = mg = 588 N.

Số chỉ của cân chính là lực đàn hồi Fđh của lò xo cân.

b)

(begin{array}{l} {F_{dh}} = P + {F_q} = P + ma Rightarrow a = frac{{{F_{dh}} - P}}{m} = frac{{606 - 588}}{{60}} = 0,3{mkern 1mu} (m/{s^2}) end{array})

(vec a) hướng lên 

c)

(begin{array}{l} {F_{dh}} = P - {F_q} = P - ma Rightarrow a = frac{{P - {F_{dh}}}}{m} = frac{{588 - 564}}{{60}} = 0,4{mkern 1mu} (m/{s^2}) end{array})

(vec a) hướng xuống.

Một quả cầu nhỏ, khối lượng m = 300g, buộc vào một đầu dây treo vào trần của toa tàu đang chuyển động.

Hình 21. 8 ghi lại những vị trí ổn định của quả cầu trong một số trường hợp.

a) Hãy nhận xét về tính chất của chuyển động của toa tàu trong mỗi trường hợp.

b) Tính gia tốc của toa tàu và lực căng của dây treo trong mỗi trường hợp.

Phương pháp giải

a) Dựa vào hình vẽ để nhận xét về tính chuyển động của toa tàu

b) Tính gia tốc theo công thức:

a = g.tanα 

c) Ứng dụng công thức: T=P/cosα để tính lực căng dây

Hướng dẫn giải

- Trường hợp 1: Ko với lực quán tính, toa tàu chuyển động thẳng đều. 

Lực căng dây : T = P = mg = 0,3.9,8 = 2,94 (N).

- Trường hợp 2 : (overrightarrow {{F_q}} = - moverrightarrow {a{mkern 1mu} } {mkern 1mu} )hướng về trước, (vec a) ngược chiều (vec v) nên toa tàu chuyển động chậm dần đều.

(T = frac{P}{{cos alpha }} = frac{{mg}}{{cos {8^0}}} = frac{{0,3.9,81}}{{{rm{cos}}{8^0}}} approx 2,97{mkern 1mu} (N))

- Trường hợp 3 : (overrightarrow {{F_q}} = - moverrightarrow {a{mkern 1mu} } {mkern 1mu} ) hướng về sau, (vec a) cùng chiều (vec v) nên toa tàu chuyển động nhanh dần đều.

Tương tự phần trên:

(begin{array}{l} a = gtan beta = 9,81.tan {4^0} = 0,686{mkern 1mu} (m/{s^2}) T = frac{P}{{{rm{cos}}beta }} = frac{{0,3.9,81}}{{{rm{cos}}{4^0}}} = 2,95{mkern 1mu} (N) end{array})

Khối nêm hình tam giác vuông ABC với góc nghiêng α=300 đặt trên mặt bàn nằm ngang ( Hình 21.9). Cần phải làm cho khối nêm chuyển động trên mặt bàn với gia tốc như thế nào để một vật nhỏ đặt tại A với thể leo lên mặt phẳng nghiêng ? Bỏ qua ma sát.

Phương pháp giải

- Sử dụng điều kiên để nâng vật lên là: ({{F_{}} ge P})

- Từ công thức tính lực suy ra sức thức tính gia tốc a là:

(begin{array}{l} F = ma.cos alpha = mgsin alpha Rightarrow a = gtan alpha end{array})

Hướng dẫn giải

Để vật leo lên thì phải với thành phần lực (vec F_x) thắng được thành phần lực cản (vec P_x). Muốn vậy khối nêm phải chuyển động với gia tốc (vec a) hướng sang trái, lúc đó vật chịu thêm (vec F_q) hướng sang phải.

Điều kiện để vật lên được là:

(begin{array}{l} {F_x} ge {P_x} Rightarrow ma.cos alpha ge mgsin alpha Rightarrow a ge gtan alpha = 9,81.tan {30^0} = 5,67{mkern 1mu} (m/{s^2}) end{array})

Một quả cầu với khối lượng m = Hai kg treo vào đầu mỗi sợi dây chỉ chịu được lực căng tối đa Tm = 28 N. Hỏi với thể kéo dây đi lên phía trên với gia tốc to nhất là bao nhiêu mà dây chưa đứt ?

Phương pháp giải

- Để dây ko đứt thì: (T le {T_m})

- Dựa vào định luật II để tính T và suy ra gia tốc a là:

(T = m(a + g) Rightarrow a = frac{{{T_m}}}{m} - g)

Hướng dẫn giải

- Ứng dụng định luật II :

- Điều kiện dây ko đứt:

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *