Question

  Một chiếc hộp được thả trượt không vận tốc đầu  từ trên đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 5m, mặt phẳng nghiêng   30⁰ so với phương ngang  .  Hệ số ma sát giữa sàn và thùng 0,2.Lấy g = 10m/s². Hỏi sau bao lâu vật trượt đến chân mặt phẳng nghiên.

Answer 1

Chọn hệ trục tọa độ \(Oxy\) gồm:

   - \(Oy\) vuông góc với mặt phẳng nghiêng

   - \(Ox\) song song với mặt phẳng nghiêng

   - Lấy gốc thời gian lúc vật bắt đầu trượt xuống mặt phẳng nghiêng

 Các lực tác dụng lên vật khi nó trượt xuống mặt phẳng nghiêng:

   + Trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực \(\overrightarrow{Q}\), lực ma sát \(\overrightarrow{F_{ms}}\)

Áp dụng định luật II Newton cho vật: \(\overrightarrow{a}=\dfrac{\overrightarrow{P}+\overrightarrow{Q}+\overrightarrow{F_{ms}}}{m}\)   \(\left(1\right)\)

Chiếu (1) lên \(Ox\):  \(a=\dfrac{P.\sin30-F_{ms}}{m}\)    \(\left(2\right)\)

Mà \(F_{ms}=\mu.N=\mu.Q\)

Chiếu (1) lên \(Oy\):   \(O=\dfrac{-P.\cos30+Q}{m}\)

\(\Rightarrow Q=P.\cos30\)

\(\Rightarrow F_{ms}=\mu.P.\cos30\)

Thay vào (2):   \(a=\dfrac{P.\sin30-\mu.P.\cos30}{m}\) \(=\dfrac{m.g\left(\sin30-\mu.\cos30\right)}{m}\)

\(\Rightarrow a=g\left(\sin30-\mu.\cos30\right)\) \(=10\left(\dfrac{1}{2}-0,2.\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right)=3,268\) (m/s²)

Ta có: \(S=\dfrac{1}{2}at^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2S}{a}}\left(3\right)\)

Áp dụng hệ thức lượng ta có:  

\(\sin30=\dfrac{h}{l}\Rightarrow h=\sin30.l\) \(=sin30.5=2,5\left(m\right)\)

Thay vào (3) ta có:  \(t=\sqrt{\dfrac{2S}{a}}=\sqrt{\dfrac{2.2,5}{3,286}}\approx1,233\left(s\right)\)

Vậy vận tốc ở chân mặt phẳng nghiêng là 1,233 giây