Một học sinh dùng dây kéo một thùng sách nặng 10 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang

Giải Vật lí 10 Bài 20 - Kết nối tri thức: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

Bài tập 3 trang 82 Vật Lí 10: Một học sinh dùng dây kéo một thùng sách nặng 10 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang. Dây nghiêng một góc chếch lên 30^o so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa đáy thùng và mặt sàn là µ = 0,2 (lấy g = 9,8 m/s²). Hãy xác định độ lớn của lực kéo để thùng sách chuyển động thẳng đều.

Lời giải:

Coi thùng như một chất điểm (hình vẽ), các lực tác dụng vào vật gồm: trọng lực $\overrightarrow{P}$, phản lực $\overrightarrow{N}$, lực ma sát trượt ${\overrightarrow{F}}_{{}_{ms}}$, lực kéo $\overrightarrow{F}.$ 

Áp dụng định luật 2 Newton ta có: $\overrightarrow{F}+\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{a}$      (1)

Chiếu (1) lên hai trục Ox, Oy ta có:

$\left\{\begin{array}{l}Ox:F.\cos \alpha -F_{ms}=m.a_x\\ Oy:F.\sin \alpha +N-P=m.a_y\end{array}\right.$             (2)

Do vật chuyển động thẳng đều nên $a_x=a_y=0.$            (3)

Từ (2) và (3):

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}F\cos \alpha -\mu .N=0\\ N=mg-F\sin \alpha \end{array}\right.$ 

$\Rightarrow F\cos \alpha -\mu .\left(mg-F\sin \alpha \right)=0$

$\Rightarrow F=\frac{\mu mg}{\cos \alpha +\mu \sin \alpha }=20,3\left(N\right).$

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài tập 1 trang 82 Vật Lí 10: Người ta đẩy một cái thùng có khối lượng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N...

Bài tập 2 trang 82 Vật Lí 10: Một quyển sách đặt trên mặt bàn nghiêng và được thả cho trượt xuống...

Bài tập 4 trang 82 Vật Lí 10: Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 5 kg và m2 = 10 kg được nối với nhau...