Giải SBT Vật lí 10 trang 30 Cánh diều

Giải SBT Vật lí 10 trang 30 Cánh diều

Bài 2.51 trang 30 SBT Vật lí 10: Một viên đá đang rơi chịu tác dụng của hai lực: trọng lực có độ lớn 15 N và lực đẩy do gió tác dụng theo phương ngang, có độ lớn 3 N.

a. Biểu diễn các lực tác dụng lên viên đá.

b. Dùng giản đồ vectơ xác định hợp lực của hai lực lên viên đá.

c. Xác định độ lớn hợp lực tác dụng lên viên đá và tính góc của hợp lực so với phương ngang.

Lời giải

a. Hình 2.51G.a biểu diễn các lực tác dụng lên viên đá

b. Hình 2.51G.b biểu diễn giản đồ vectơ lực. $\overrightarrow{F}$ là hợp lực tác dụng lên viên đá.

c. Sử dụng định lí Pythagoras tính được độ lớn của hợp lực:

$$\begin{gathered} F=\sqrt{P^2+F_d^2} \\ =\sqrt{{15}^2+3^2}=15,3\left(N\right) \end{gathered}$$

Góc θ của hợp lực so với phương ngang được xác định bởi:

$\tan \theta =\frac{P}{F_d}=\frac{15}{3}=5\Rightarrow \theta =78,4^0$

Bài 2.52 trang 30 SBT Vật lí 10: Khi vận hành, nếu lực đẩy của động cơ là 50 kN thì con tàu có trọng lượng 1 000 kN đi với vận tốc không đổi.

a. Con tàu có đang ở trạng thái cân bằng không? Vì sao?

b. Lực đẩy Archimedes của nước lên tàu là bao nhiêu?

c. Lực cản của nước đối với tàu là bao nhiêu?

Lời giải

a. Vì tàu đang chuyển động với vận tốc không đổi nên nó đang ở trạng thái cân bằng.

b. Lực đẩy Archimedes của nước lên tàu cân bằng với trọng lực của tàu:

F_A = P = 1 000 kN

c. Lực cản của nước cân bằng với lực đẩy của động cơ:

F_c = F_đ = 50 kN

Bài 2.53 trang 30 SBT Vật lí 10: Một thiết bị cảm biến có trọng lượng 2,5 N được thả xuống dòng nước chảy xiết. Nó không rơi theo phương thẳng đứng, vì dòng nước chảy tác dụng lên thiết bị một lực đẩy 1,5 N sang ngang (Hình 2.12). Lực đẩy Archimedes của nước lên thiết bị 0,5 N.

a. Tính độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị.

b. Thiết bị đó có ở trạng thái cân bằng không?

Lời giải

a. Các lực tác dụng lên thiết bị như trong hình 2.53G.

Thành phần của hợp lực trên phương thẳng đứng:

$F_y=P-F_A=2,5-0,5=2,0\left(N\right)$

Thành phần của hợp lực trên phương ngang:

F_x = F_đ = 1,5N

Độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị:

$$\begin{gathered} F=\sqrt{F_x^2+F_y^2} \\ =\sqrt{1,5^2+2,0^2}=2,5\left(N\right) \end{gathered}$$

b. Độ lớn hợp lực khác 0 nên thiết bị không ở trạng thái cân bằng.

Ta cũng có thể dễ dàng nhận thấy trên mỗi phương thẳng đứng và phương ngang, vật chịu tác dụng của các lực không cân bằng.

Bài 2.54 trang 30 SBT Vật lí 10: Cho lực 100 N như hình 2.13.

a. Dùng hình vẽ xác định thành phần nằm ngang và thành phần thẳng đứng của lực này.

b. Tính độ lớn của mỗi thành phần của lực.

c. Kiểm tra kết quả câu b bằng cách sử dụng định lí Pythagoras để chứng tỏ rằng hợp lực của hai thành phần bằng lực ban đầu (100 N).

Lời giải

a. Các thành phần của lực được xác định như hình 2.54G.

b. Độ lớn của các thành phần:

$F_x=F\cos \theta =100.\cos 30°=50\sqrt{3}\left(N\right)$

$F_y=Fsin\theta =100.sin30°=50\left(N\right)$

c.

$$\begin{gathered} F=\sqrt{F_x^2+F_y^2} \\ =\sqrt{{\left(50\sqrt{3}\right)}^2+{50}^2}=100N \end{gathered}$$

Bài 2.55 trang 30 SBT Vật lí 10: Một lực 250 N tác dụng lên vật theo phương nghiêng một góc 45⁰ so với phương thẳng đứng.

a. Xác định thành phần theo phương ngang và theo phương thẳng đứng của lực này.

b. Giải thích tại sao hai thành phần này có độ lớn bằng nhau.

Lời giải

Các thành phần của lực được xác định như hình dưới.

a. Độ lớn của các thành phần:

$$\begin{gathered} F_x=F\cos \theta =250.\cos 45° \\ =125\sqrt{2}\left(N\right) \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} F_y=Fsin\theta =250.sin45° \\ =125\sqrt{2}\left(N\right) \end{gathered}$$

b. Hai thành phần có độ lớn bằng nhau vì góc hợp bởi các thành phần với hợp lực đều bằng 45⁰.

Bài 2.56 trang 30 SBT Vật lí 10: Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc xuống dốc.

a. Gọi tên các lực tác dụng lên vận động viên và có độ lớn được cho trên hình 2.14.

b. Tính thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực tác dụng lên vận động viên.

c. Tính hợp lực theo phương mặt dốc tác dụng lên vận động viên và giải thích tại sao người đó đang xuống dốc nhanh dần.

d. Giải thích tại sao phản lực của mặt đất lên vận động viên không giúp tăng tốc của chuyển động.

e. Chứng tỏ rằng thành phần theo phương vuông góc với mặt dốc của trọng lực bằng phản lực của mặt đất lên vận động viên.

Lời giải

a. Các lực tác dụng lên vận động viên gồm:

- Trọng lực P = 350 N.

- Phản lực của mặt đất: N = 329 N

- Lực ma sát: F_ms = 60 N

b. Thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực:

$$\begin{gathered} P_x=P.\sin \theta \\ =350.\sin 20°=119,7\left(N\right) \end{gathered}$$

c. Theo phương mặt dốc có thành phần P_x và lực ma sát tác dụng lên vận động viên.

Vì P_x > F_ms nên hợp lực theo phương mặt dốc có chiều hướng xuống dốc và có độ lớn:

$$\begin{gathered} F_x=P_x-F_{ms} \\ =119,7-60=59,7\left(N\right) \end{gathered}$$

Hợp lực theo phương mặt dốc cùng chiều chuyển động nên tạo ra gia tốc hướng xuống dọc theo mặt dốc, vì thế người đó trượt xuống nhanh dần.

d. Phản lực của mặt đất theo phương vuông góc với mặt dốc nên không có tác dụng đối với chuyển động dọc theo mặt dốc của vận động viên.

e. Vận động viên không chuyển động theo phương vuông góc với mặt dốc nên các lực tác dụng lên người đó theo phương này là các lực cân bằng.

Ta có thể kiểm tra được:

$P_y=P.\cos 20°=329\left(N\right)=N$

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Giải SBT Vật lí 10 trang 19

Giải SBT Vật lí 10 trang 20

Giải SBT Vật lí 10 trang 21

Giải SBT Vật lí 10 trang 22

Giải SBT Vật lí 10 trang 23

Giải SBT Vật lí 10 trang 24

Giải SBT Vật lí 10 trang 25

Giải SBT Vật lí 10 trang 26

Giải SBT Vật lí 10 trang 27

Giải SBT Vật lí 10 trang 28

Giải SBT Vật lí 10 trang 29

Giải SBT Vật lí 10 trang 31

Giải SBT Vật lí 10 trang 32

Giải SBT Vật lí 10 trang 33

Giải SBT Vật lí 10 trang 34

Giải SBT Vật lí 10 trang 19

Giải SBT Vật lí 10 trang 20

Giải SBT Vật lí 10 trang 21

Giải SBT Vật lí 10 trang 22

Giải SBT Vật lí 10 trang 23

Giải SBT Vật lí 10 trang 24

Giải SBT Vật lí 10 trang 25

Giải SBT Vật lí 10 trang 26

Giải SBT Vật lí 10 trang 27

Giải SBT Vật lí 10 trang 28

Giải SBT Vật lí 10 trang 29

Giải SBT Vật lí 10 trang 30

Giải SBT Vật lí 10 trang 31

Giải SBT Vật lí 10 trang 32

Giải SBT Vật lí 10 trang 33

Giải SBT Vật lí 10 trang 34