Một ô tô, khối lượng là 4 tấn đang chuyển động đều trên con đường thẳng nằm ngang với vận tốc 10m/s, với công suất của động cơ ô tô là 20kW.
a. Tính hệ số ma sát giữa ô tô và mặt đường.
b. Sau đó ô tô tăng tốc, chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi thêm được quãng đường 250m vận tốc ô tô tăng lên đến 54 km/h. Tính công suất trung bình của động cơ ô tô trên quãng đường này và công suất tức thời của động cơ ô tô ở cuối quãng đường. Lấy g = 10m/s2.
a. Khi ô tô chuyển động đều, áp dụng định luật II Newton ta có
P → + N → + F k → + F m s → = 0
Chiếu lên trục nằm ngang và trục thẳng đứng ta có:
Fk – Fms = 0 Fk = Fms và
− P + N = 0 ⇒ N = P = m g ⇒ F k = F m s = μ N = μ m g ⇒ μ = F k m g
M à ℘ = F . v ⇒ F k = ℘ v = 20000 10 = 2000 ( N ) ⇒ μ = 2000 4000.10 = 0 , 05
b. Gia tốc chuyển động của ô tô:
a = v t 2 − v 0 2 2 s = 15 2 − 10 2 2.250 = 0 , 25 ( m / s 2 )
Áp dụng định luật II Newton ta có: P → + N → + F k → + F m s → = m a → (5)
Chiếu (5) lên trục nằm ngang và trục thẳng đứng ta tìm được
F k − F m s = m a ; N = P = m g ⇒ F k = m a + μ m g = 4000.0 , 25 + 0 , 05.4000.10 = 3000 ( N )
Công suất tức thời của động cơ ô tô ở cuối quãng đường là:
℘ = Fkvt = 3000.15 = 45000W.
Ta có: v = v 0 + a t ⇒ t = v − v 0 a = 15 − 10 0 , 25 = 20 ( s )
Vận tốc trung bình của ô tô trên quãng đường đó
v ¯ = s t = 250 20 = 12 , 5 ( m / s ) .
Công suất trung bình của động cơ ô tô trên quãng đường đó là:
℘ ¯ = F k . v ¯ = 375000 ( W )
