Một ô tô khối lượng 1000 kg (mất phanh, tắt máy), trượt từ đỉnh xuống chân một đoạn đường

Giải SBT Vật lí 10 Bài 26 - 27: Thế năng. Cơ năng

Bài 26-27.11* trang 62 SBT Vật Lí 10: Một ô tô khối lượng 1000 kg (mất phanh, tắt máy), trượt từ đỉnh xuống chân một đoạn đường dốc nghiêng AB dài 100 m và bị dừng lại sau khi chạy tiếp thêm một đoạn đường nằm ngang BC dài 35 m. Cho biết đỉnh dốc A cao 30 m và các mặt đường có cùng hệ số ma sát. Lấy g ≈ 10 m/s². Xác định :

a) Hệ số ma sát của mặt đường.

b) Động năng của ô tô tại chân dốc B.

c) Công của lực ma sát trên cả đoạn đường ABC.

Lời giải:

Áp dụng công thức về độ biến thiên cơ năng: W – W₀ = A

với W₀ và W là cơ năng tại vị trí đầu và vị trí cuối của vật chuyển động, còn A là công của ngoại lực tác dụng lên vật. Trong trường hợp ô tô chuyển động trên mặt đường, ngoại lực tác dụng lên ô tô chính là lực ma sát F_ms = μN

Gọi h_A là độ cao của đỉnh dốc A và α là góc nghiêng của mặt dốc. Khi đó :

$$\begin{gathered} \sin \alpha =\frac{h_A}{AB}=\frac{30}{100}=0,3 \\ \Rightarrow \cos \alpha =\sqrt{1-{\sin }^2\alpha }\approx 0,95 \end{gathered}$$

a. Chọn mặt đường phẳng ngang làm mốc thế năng (W_t = 0), ta có:

- Trên đoạn đường dốc AB: W_B – W_A = A_ms1 = - F_ms1.AB

Hay $\frac{m{v}_B^2}{2}-mg{h}_A=-\mu mg\cos \alpha .AB$

- Trên đoạn đường ngang BC: W_C – W_B = A_ms2 = - F_ms2.BC

Hay $\frac{m{v}_B^2}{2}=-\mu mg.BC$

Cộng hai phương trình, ta được:

-mgh_A = -μmg(cosα.AB + BC)

Suy ra hệ số ma sát:

$$\begin{gathered} \mu =\frac{h_A}{\cos \alpha .AB+BC} \\ =\frac{30}{0,95.100+35}\approx 0,23 \end{gathered}$$

b. Động năng của ô tô tại chân dốc B:

$$\begin{gathered} {\text{W}}_{dB}=\frac{m{v}_B^2}{2}=\mu mg.BC \\ =0,\mathrm{23.1000.10.35}=80,5\left(kJ\right) \end{gathered}$$

c. Công của lực ma sát trên cả đoạn đường ABC:

A_ms = A_ms1 + A_ms2 = - mgh_A ≈ - 1000.10.30 = 300 kJ

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

Bài 26-27.1 trang 61 SBT Vật Lí 10: Một tảng đá khối lượng 50 kg đang nằm trên sườn núi tại vị trí M có độ cao 300 m...

Bài 26-27.2 trang 61 SBT Vật Lí 10: Một cần cẩu nâng một vật khối lượng 400 kg lên đến vị trí có độ cao 25 m so với mặt đất...

Bài 26-27.3 trang 61 SBT Vật Lí 10: Từ độ cao 5,0 m so với mặt đất, người ta ném một vật khối lượng 200 g thẳng đứng lên cao...

Bài 26-27.4 trang 62 SBT Vật Lí 10: Người ta móc một vật nhỏ vào đầu một lò xo có độ cứng 250 N.m, đầu kia của lò xo gắn cố định...

Bài 26-27.5 trang 62 SBT Vật Lí 10: Một con cá heo trong khi nhào lộn đã vượt khỏi mặt biển tới độ cao 5m...

Bài 26-27.6 trang 62 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ độ cao 5,0 m lên phía trên với vận tốc...

Bài 26-27.7 trang 62 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 10 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh của một mặt dốc có độ cao 20 m...

Bài 26-27.8 trang 62 SBT Vật Lí 10: Một quả bóng được thả rơi tự do từ độ cao 20 m so với mặt đất. Khi chạm đất...

Bài 26-27.9 trang 62 SBT Vật Lí 10: Từ một đỉnh tháp cao 20 m, người ta ném thẳng đứng lên cao một hòn đá khối lượng 50 g...

Bài 26-27.10 trang 62 SBT Vật Lí 10: Một lò xo có độ cứng 100 N/m được đặt trên mặt phẳng ngang: một đầu gắn cố định với giá đỡ...

Bài 26-27.12* trang 63 SBT Vật Lí 10: Một lò xo có độ cứng 200 N/m được treo thẳng đứng: đầu trên gắn cố định với giá đỡ...