Chọn mốc thế năng ở chân dốc

a. Gọi A là đỉnh dốc, B là giữa dốc. Theo định luật bảo toàn cơ năng

W A = W B ⇒ m g z A = 1 2 m v B 2 + m g z B ⇒ v B = 2 g ( z A − z B ) ⇒ v B = 2.10 ( 0 , 4 − 0 , 2 ) = 2 ( m / s )

b. Gọi C ở chân dốc. Theo định luật bảo toàn cơ năng

W A = W C ⇒ m g z A = 1 2 m v C 2 ⇒ v C = 2 g z A = 2.10.0 , 4 = 2 2 ( m / s )

c.Gọi D là vị trí trên dốc để thế năng của viên bi bằng 3 lần động năng. Theo định luật bảo toàn cơ năng

W A = W D ⇒ m g z A = W d + W t = 4 3 W t ⇒ m g z A = 4 3 m g z D ⇒ z D = 3 4 z A = 3 4 .0 , 4 = 0 , 3 ( m )

Theo bài ra 

W t = 3 W ⇒ m g z D = 3 1 2 m v D 2 ⇒ v D = 2. g . z A 3 = 2.10.0 , 3 3 = 2 ( m / s )

Cơ năng vật ban đầu:

\(W=mgz=m\cdot10\cdot0,4=4m\left(J\right)\)

a)Cơ năng vật tại nơi vaaath đi được nửa dốc:

\(W_1=\dfrac{1}{2}mv^2_1+mgz'=\dfrac{1}{2}\cdot m\cdot v_1^2+m\cdot10\cdot0,2=\dfrac{1}{2}mv_1^2+2m\left(J\right)\)

Bảo toàn cơ năng: \(W=W_1\)

\(\Rightarrow4m=\dfrac{1}{2}mv^2_1+2m\Rightarrow v_1=2\)m/s

b)Vận tốc bi tại chân dốc:

\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot0,4}=2\sqrt{2}\)m/s

c)Cơ năng tại nơi \(W_t=3W_đ\):

\(W_2=W_đ+W_t=\dfrac{1}{3}W_t+W_t=\dfrac{4}{3}mgz'\)

Bảo toàn cơ năng: \(W=W_2\)

\(\Rightarrow4m=\dfrac{4}{3}mgz'\Rightarrow z'=0,3m=30cm\)

Vận tốc bi lúc này:

\(mgz=3\cdot\dfrac{1}{2}mv^2_2\Rightarrow10\cdot0,3=\dfrac{3}{2}\cdot v_2^2\)

\(\Rightarrow v_2=\sqrt{2}\)m/s

a. Ta có

sin α = 1 2 ; cos α = 3 2  

Công của trọng lực 

A P = P x . s = P sin α . s = m g sin α . s A P = 2.10. 1 2 .2 = 20 ( J )

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . s = − μ N . s = − μ . m g cos α . s A f m s = − 1 3 .2.10. 3 2 .2 = − 20 ( J )

b. Áp dụng định lý động năng

A = W d B − W d A ⇒ A P → + A f → m s = 1 2 m v B 2 − 1 2 m v A 2 ⇒ 20 − 20 = 1 2 .2 v B 2 − 1 2 .2.2 2 ⇒ v B = 2 ( m / s )

c. Áp dụng định lý động năng

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

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . s = − μ N . s = − μ . m g . s / = − μ .2.10.2 = − μ 40 ( J )

Dừng lại

  v C = 0 ( m / s ) ⇒ − μ 40 = 0 − 1 2 .2.2 2 ⇒ μ = 0 , 1

a. Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

Vật chịu tác dụng của các lực  N → ; P → ; f → m s

Theo định luật II newton ta có:  N → + P → + f → m s = m a →

Chiếu Ox ta có  − P x − f m s = m a

⇒ − P sin α − μ N = m a ( 1 )

Chiếu Oy:  N = P y = P cos α ( 2 )

Thay (2) vào (1)  ⇒ − P sin α − μ P cos α = m a

⇒ a = − g sin α − μ g cos α

Mà  sin α = 30 50 = 3 5 ; cos α = 50 2 − 30 2 50 = 4 5

⇒ a = − 10. 3 5 − 0 , 25.10. 4 5 = − 8 m / s 2

Khi lên tới đỉnh dốc thì  v = 0 m / s ta có

v 2 − v 0 2 = 2 a s ⇒ 0 2 − v 0 2 = 2. − 8 .50 ⇒ v 0 = 20 2 m / s

b. Khi lên đỉnh dốc thì vật tụt dốc ta có: Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

Vật chịu tác dụng của các lực  N → ; P → ; f → m s

Theo định luật II newton ta có:  N → + P → + f → m s = m a → 1

Chiếu Ox ta có: P x − f m s = m a 1

⇒ P sin α − μ N = m a 1 ( 1 )

Chiếu Oy:  N = P y = P cos α ( 2 )

Thay (2) vào (1)

⇒ P sin α − μ P cos α = m a 1 ⇒ a 1 = g sin α − μ g cos α

⇒ a 1 = 10. 3 5 − 0 , 25.10. 4 5 = 4 m / s 2

Áp dụng công thức

v 2 2 − v 2 = 2 a 1 s ⇒ v 2 = 2. a 1 . s = 2.4.0 , 5 = 2 m / s

Thời gian vật lên dốc

v = v 0 + a t 1 ⇒ t 1 = − v 0 a = − 20 2 − 8 = 5 2 2 s

Thời gian xuống dốc 

v 2 = v + a 1 t 2 ⇒ t 2 = v 2 a 1 = 2 4 = 0 , 5 s

Thời gian chuyển động kể  từ khi bắt đầu lên dốc cho đến  khi xuống đến chân dốc :  t = t 1 + t 2 = 5 2 2 + 0 , 5 = 4 , 04 s

Chọn đáp án B

+ Khi lên đỉnh dốc thì vật tụt dốc ta có hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

+ Vật chịu tác dụng của các lực

+ Theo định luật II Newton ta có:

+ Chiếu lên Ox ta có:

+ Chiếu lên Oy: 

Thay (2) vào (1) 

+ Áp dụng công thức:  

+ Thời gian vật lên dốc: 

+ Thời gian xuống dốc: 

= 0,5s

+ Thời gian chuyển động kể từ lúc bắt đầu lên dốc cho đến khi xuống 

a) Phương trình tọa độ: * Bi A: x 1 = 0 , 1 t 2  (m).

                                          * Bi B: x 2 = 1 − t + 0 , 1 t 2  (m).

b) Khi lăn đến B, tọa độ của bi A là x 1 = 1 m. Ta có: 0 , 1 t 2 = 1 ⇒ t = 10 s.

Nếu coi mặt phẳng nghiêng là đủ dài để bi 2 chuyển động thì quãng đường dài nhất mà 2 bi có thể lăn được cho đến khi dừng v = 0 :  

Từ công thức v 2 − v 0 2 = 2 a s ⇒ s m a x = v 2 − v 0 2 2 a = 0 − 1 2 2.0 , 2 = − 2.5 m.

Ta thấy s m a x > A B  nên bi 2 có thể lên đỉnh mặt nghiêng.

c) Khi hai hòn bi gặp nhau thì x 1 = x 2 ⇔ 0 , 1 t 2 = 1 − t + 0 , 1 t 2 ⇒ t = 1 s.

Tọa độ gặp nhau: x 1 = x 2 = 0 , 1.1 2 = 0 , 1 m.

a. Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

Vật chịu tác dụng của các lực  N → ; P → ; f → m s

Theo định luật II newton ta có:  N → + P → + f → m s = m a →

Chiếu Ox ta có  − P x − f m s = m a

⇒ − P sin α − μ N = m a ( 1 )

Chiếu Oy:  N = P y = P cos α ( 2 )

Thay (2) vào (1) ⇒ − P sin α − μ P cos α = m a

⇒ a = − g sin α − μ g cos α

Mà  sin α = 14 50 = 7 25 ; cos α = 50 2 − 14 2 50 = 24 25

⇒ a = − 10. 7 25 − 0 , 25.10. 24 25 = − 5 , 2 m / s 2

b. Khi vật dừng lại thì  v = 0 m / s

Gọi s là quãng đường tối đa mà vật đi được cho đến khi dừng lại : ⇒ s = v 2 − v 0 2 2. a = 0 2 − 25 2 2. − 5 , 2 = 60 , 1 m > 50

Vậy vật đi hết dốc. Vận tốc ở đỉnh dốc:

v 1 2 − v 0 2 = 2 a s 1 ⇒ v 1 = 2 a s 1 + v 0 2 = 2. − 5 , 2 .50 + 25 2 = 10 , 25 m / s

v 1 = v 0 + a t 1 ⇒ t 1 = v − v 0 a = 10 , 25 − 25 − 5 , 2 = 2 , 84 s

a)     Khi vật nằm yên trên mặt phẳng nghiêng thì hợp lực tác dụng lên vật bằng không, ứng với góc α lớn nhất ta có:

mgsinα = μmgcosα  tan α = μ = 0,45 và α ≈ 24 °.