Một xe ô tô khối lượng 2 tấn chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với vận tốc ban đầu bằng 0, sau đi được quãng đường 200m thì đạt vận tốc 72km/h. Tính công do lực kéo của động cơ và lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó. Cho biết hệ số ma sát giữa ô tô và mặt đường là 0,2. Lấy g = 10m/s2.
Đổi 72km/h=20m/s
Ta có: \(v^2-v_0^2=2as\Leftrightarrow20^2-0^2=2.a.200\Leftrightarrow a=1\)(m/s2)
Lực kéo của động cơ là: \(F=ma=2000.1=2000\left(N\right)\)
Lực ma sát tác dụng lên vật là: \(F_{ms}=N\mu=mg\mu=2000.10.0,2=4000\left(N\right)\)
Công lực kéo tác dụng lên là: \(A=Fs=2000.200=400000\left(J\right)\)
Công lực ma sát tác dụng lên là: \(A=Fs=4000.200=800000\left(J\right)\)
Theo định luật II Newton ta có:\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{F_k}=m\overrightarrow{a}\)
Chiếu lên trục nằm ngang và trục thẳng đứng ta có:
\(F_k-F_{ms}=ma\) và \(-P+N=0\Rightarrow N=P=mg\)
Vậy : Fk = ma +Fms = ma + kP = m(a + kg)
Gia tốc chuyển động của ô tô:
\(-P+N=0\Rightarrow N=P=mg\)
Lực kéo của động cơ ô tô là: Fk – m (a + kg) = 2000.1,5 = 3000N.
Vì lực kéo cùng hướng chuyển động, công do lực kéo của động cơ ô tô thực hiện trên quãng đường s là:
A = Fk.s = 600.000J = 600kJ
Công do lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó là:
A = -Fms.s = -kmg.s = - 200.000J = - 200kJ
