Hai vật nặng có khối lượng lần lượt là m1 = 2 kg và m2 = 1 kg

Giải SBT Vật lí 10 Bài tập cuối chương 4

Bài IV.9 trang 64 SBT Vật Lí 10: Hai vật nặng có khối lượng lần lượt là m₁ = 2 kg và m₂ = 1 kg được móc vào hai đầu của một sợi dây vắt ngang qua một ròng rọc: vật m₁ treo thẳng đứng, vật m₂ nằm trên mặt phẳng nghiêng một góc α = 30^o như hình IV.2. Ban đầu hệ vật được giữ đứng yên, sau đó thả nhẹ cho hệ vật chuyển động. Bỏ qua lực ma sát, lực cản, khối lượng của ròng rọc và dây treo. Lấy g ≈ 10 m/s². Xác định động năng của hệ vật khi vật m₁ đi xuống phía dưới được một đoạn 50 cm.

Lời giải:

Hệ hai vật m₁ và m₂ chuyển động trong trọng trường, chỉ chịu tác dụng của trọng lực, nên cơ năng của hệ vật bảo toàn.

Vật m₁, có trọng lượng P₁ = m₁g ≈ 20 N

và vật m₂ có trọng lượng P₂ = m₂g ≈ 1.10 = 10 N.

Vì sợi dây nối hai vật này không dãn và P₁ > P₂, nên vật m₁ chuyển động, thẳng đứng đi xuống và vật m₂ bị kéo trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng với cùng đoạn đường đi và vận tốc.

Như vậy, khi vật m₁ đi xuống một đoạn h thì thế năng của nó giảm một lượng

W_t1 = m₁gh

đồng thời vật m₂ cũng trượt lên phía đỉnh mặt nghiêng một đoạn h nên độ cao của nó tăng thêm một lượng hsinα và thế năng cũng tăng một lượng

W_t2 = m₂gh.

Theo định luật bảo toàn cơ năng, độ tăng động năng của hệ vật chuyển động trong trọng trường bằng độ giảm thế năng của hệ vật đó, tức là:

ΔW_đ = - ΔW_t

$\frac{1}{2}\left(m_1+m_2\right)v^2=m_{1}gh-m_{2}gh\sin \alpha$

Suy ra:  

$$\begin{gathered} {\text{W}}_d=\frac{1}{2}\left(m_1+m_2\right)v \\ =gh(m_1-m_2\sin {30}^0) \end{gathered}$$

Thay số, ta tìm được động năng của hệ vật khi vật m₁ đi xuống phía dưới một đoạn h = 50 cm:

W_đ = 10.50.10^-2.(2 - 1.0,5) = 7,5 J

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

Bài IV. 1 trang 63 SBT Vật Lí 10: Xác định lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng tác dụng lên một đầu đạn ở trong nòng súng trường...

Bài IV.2 trang 63 SBT Vật Lí 10: Một quả bóng khối lượng 0,20 kg đang bay với vận tốc 5,0 m/s tới đập vuông góc...

Bài IV.3 trang 63 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 200 g được ném thẳng đứng từ độ cao 15 m xuống đất với vận tốc đầu là 5 m/s...

Bài IV.4 trang 63 SBT Vật Lí 10: Ba quả bóng được ném đi từ cùng một độ cao với vận tốc đầu có cùng độ lớn nhưng theo ba hướng...

Bài IV.5* trang 64 SBT Vật Lí 10: Để xác định vận tốc của đầu đạn người ta dùng con lắc thử đạn, gồm một hộp đựng cát khối lượng M...

Bài IV.6 trang 64 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 10 kg đang đứng yên chịu tác dụng một lực 5 N theo phương ngang...

Bài IV.7 trang 64 SBT Vật Lí 10: Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h trên đoạn đường phẳng ngang thì hãm phanh...

Bài IV.8 trang 64 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 500 kg móc ở đầu sợi dây cáp của một cần cẩu và được kéo thẳng đứng...

Bài IV.10 trang 65 SBT Vật Lí 10: Một hộp đựng đầy cát khối lượng 2,5 kg được treo bằng sợi dây dài có đầu trên...

Bài IV.11 trang 65 SBT Vật Lí 10: Một lò xo có độ cứng 500 N/m nằm ngang, một đầu gắn cố định, đầu còn lại gắn với một vật...

Bài IV.12* trang 65 SBT Vật Lí 10: Một lò xo được đặt thẳng đứng, đầu dưới cố định, đầu trên đỡ một vật khối lượng 8 kg...