Một vật nặng có khối lượng bằng 5 kg được buộc vào một dây dài 0,8 m và thả cho chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng

Giải SBT Vật lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Bài 21.3 trang 72 SBT Vật lí 10: Một vật nặng có khối lượng bằng 5 kg được buộc vào một dây dài 0,8 m và thả cho chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng như Hình 21.2. Khi qua vị trí cân bằng O, vật có tốc độ 2,8 m/s. Tính gia tốc hướng tâm và lực căng dây khi vật đi qua vị trí cân bằng O. Lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Tại vị trí cân bằng O:

$a_{ht}=\frac{v^2}{R}=\frac{v^2}{\mathcal{l}}=9,8m/s^2$

Theo định luật II Newton, tại vị trí cân bằng O có: $\overrightarrow{F}=\overrightarrow{P}+\overrightarrow{T}=\overrightarrow{F_{ht}}$

Hợp lực của trọng lực P và lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm.

Chiếu biểu thức vectơ lên phương thẳng đứng của sợi dây, chiều dương hướng vào tâm quỹ đạo.

$F_{ht}=T-P\Rightarrow T=F_{ht}+P$

$\Rightarrow T=m{a}_{ht}+mg=m.\left(\frac{v^2}{\mathcal{l}}+g\right)$$=5.\left(\frac{2,8^2}{0,8}+9,8\right)=98N$

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

Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Bài 19: Các loại va chạm

Bài 20: Động học của chuyển động tròn

Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

Bài 23: Định luật Hooke