Theo định luật II Niu-tơn, chuyển động thẳng của ô tô trên mặt dốc được mô tả bởi phương trình :

ma = F + P 1  +  F m s  = F + mgsin α  + μ mgcos α  (1)

trong đó a là gia tốc của ô tô, F là lực của động cơ,  P 1  = mg sin α  là thành phần trọng lực ô tô hướng song song với mặt dốc phẳng nghiêng,  F m s  =  μ mgcos α  là lực ma sát của mặt dốc.

Khi ô tô tắt máy (F = 0) và chuyển động đều (a = 0) xuống dốc với vận tốc v = 54 km/h, thì theo (1) ta có :

P 1  +  F m s  = 0 ⇒ mgsin α  = - μ mgcos α  (2)

Khi ô tô nổ máy (F ≠ 0) và chuyển động đều (a = 0) lên dốc với cùng vận tốc v = 54 km/h = 15 m/s, thì theo (1) ta có :

F +  P 1 +  F m s  = 0 ⇒ F = -(mgsin α +  μ mgcos α ) . (3)

Thay (2) vào (3), ta tìm được : |F| = 2mgsina.

Như vậy, ô tô phải có công suất:

P = |F|v= 2.1000.10.0,04.15 = 12 kW

P =12000 N 
s = 1km = 1x10^3 m
v = 24km/h = 20/3 m/s
0.1 lít = 0.1 x 10^-3 m³
l = 200m => h = 7m
Xe đi 1000m => h1 = 1000*7/200 = 35m
H = 28%
D = 800 kg/m³
q=4,5.10⁷


Khối lượng 0.1 lít xăng: m = D*V = 800 * 0.1 x 10^-3 = 0.8 kg
Nhiệt lượng tỏa ra của 0.1 lít xăng: Q = q*m = 4,5*10⁷*(0.8) = 3600000 J
Công có ích Qích = H*Q= 36 * 10⁵ * 28% = 1008*10³ J

Lực chiếc xe ma sát: Fms = \(\frac{1008.10^3}{1000}=1008N\)

=> Công suất động cơ: F*v = 1008 * (20/3) = 6720 JJ/s
Lực để nâng xe lên thẳng đứng Fnâng=P*sin$\mathrm{\alpha a}$=12000*35/1000=420 N
Lực để xe đi lên dốc = 420 + 1008 = 1428 N
==> v=6720/1428 = 80/17 m/s = 16.36km/h 

Khối lượng của 0,1 lít xăng:

m = 0,1.10^-3.800 = 0,08(kg)

Nhiệt lượng do xăng tỏa ra: Q = m.q = 0,08.4,5.10⁷ = 0,36.10⁷(J)

Công do ô tô sinh ra: A = H.Q = 0,28.0,36.10⁷ = 0,1008.10⁷(J)

Khi ô tô chuyển đông trên đường nằm ngang, ta có F_k = F_ms

Mà A = F_k.s =>F_k = F_ms =\(\frac{A}{s}=\frac{1008.10}{1000}=1008\left(N\right)\)=1008(N).

Mặt khác P = \(\frac{A}{t}=F.v=1008.15=15120\left(W\right)\)

Ta có :

\(P_t.1=P.h\Rightarrow P_t=\frac{P.h}{l}=\frac{12000.7}{200}=420\left(N\right)\)

Để ô tô lên đều thì \(F_k=P_t+F_{ms}=420+1008=1428\left(N\right)\)

Do công suất của động cơ không đổi nên ta có :

\(P=F_k'.V'=\frac{P}{F}=\frac{15102}{1428}\approx10,6m\text{\s}=31,1km\h\)

a. Áp dụng định lý động năng

A = W d B − W d A ⇒ A F → + A f → m s = 1 2 m v B 2 − 1 2 m v A 2

Công của lực kéo  A F = F . s = 4000.100 = 4.10 5 ( J )  

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . s = − μ N . s = − μ . m . g . s = − μ .2000.10.100 = − μ .2.10 6 ( J ) ⇒ 4.10 5 − μ .2.10 6 = 1 2 .2000.20 2 − 1 2 .2000.10 2 ⇒ μ = 0 , 05

b. Giả sử D làvị trí mà vật có vận tốc bằng không

Áp dụng định lý động năng

A = W d D − W d B ⇒ A P → + A f → m s = 1 2 m v D 2 − 1 2 m v B 2

Công trọng lực của vật

A P → = − P x . B D = − m g sin 30 0 . B D = − 10 4 . B D ( J )

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . B D = − μ N . B D = − μ . m . g cos 30 0 . B D = − 2000. B D ( J )

⇒ − 10 4 . B D − 2000. B D = 1 2 .2000.0 − 1 2 .2000.20 2 ⇒ B D = 33 , 333 ( m )

⇒ B C > B D nên xe không lên được đỉnh dốc.

c. Áp dụng định lý động năng

A = W d C − W d B ⇒ A F → + A P → + A f → m s = 1 2 m v C 2 − 1 2 m v B 2

Công trọng lực của vật

A P → = − P x . B C = − m g sin 30 0 . B C = − 10 4 .40 = − 4.10 5 ( J )

Công của lực ma sát

A f m s = − f m s . B C = − μ N . B C = − μ . m . g cos 30 0 . B C = − 2000.40 = − 8.10 4 ( J )  

Công của lực kéo

A F → = F . B C = F .40 ( J ) ⇒ F .40 − 4.10 5 − 8.10 4 = 0 − 1 2 .2000.20 2 ⇒ F = 2000 ( N )

Quãng đường: \(S=v\cdot t=5\cdot10\cdot60=3000m\)

a)Công thực hiện:

\(A=F\cdot s=4000\cdot3000=12\cdot10^6J\)

b)Công suất động cơ:

\(P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{12\cdot10^6}{10\cdot60}=20000W\)

c)Nếu \(v'=10\)m/s\(\Rightarrow s'=v'\cdot t=10\cdot10\cdot60=6000m\) thì công thực hiện là:

\(A'=F\cdot s=4000\cdot6000=24\cdot10^6J\)

Đổi 10 phút = 600 giây

a. Quãng đường của ô tô là

\(s=v.t=5.600=3000\left(m\right)\)

Công thực hiện của xe là

\(A=F.s=4000.3000=12000000\left(J\right)\)

b. Công suất của động cơ đó là

\(P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{12000000}{600}=20000\left(W\right)\)

c. Quãng đường của xe đó là

\(s=v.t=10.600=6000\left(m\right)\)

Công của xe đó là

\(A=F.s=4000.6000=24000000\left(J\right)\)

Công thực hiện là

\(A=F.s=F.v.t=4000.5.\dfrac{1}{6}=3333,\left(3\right)\left(J\right)\) 

Công suất thực hiện là

\(P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{3333,\left(3\right)}{10.6}=5,\left(5\right)\left(W\right)\) 

Công thực hiện với vận tốc 10m/s là

\(A=F.s=F.v.t=4000.10.\dfrac{1}{6}=6666,6\left(J\right)\)