Một vật trượt từ đỉnh một cái dốc phẳng dài 55 m, chiều cao 33 m xuống không vận tốc đầu, hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt dốc là 0,2. Lấy g = 9,8 m/s2. Thời gian để vật trượt hết chiều dài của dốc là
3 s. 4 s. 5 s. 6 s. Hướng dẫn giải: Các lực tác dụng lên vật: trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực \(\overrightarrow{N}\), lực ma sát trượt \(\overrightarrow{F}_{ms}\)
Áp dụng định luật 2 Newton cho chuyển động của vật theo hai trục Ox, Oy ta được:
\(\left\{{}\begin{matrix}F_x=P_x-F_{ms}=mgsin\alpha-\mu N=ma\\F_y=N-P_y=N-mgcos\alpha=0\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow N=mgcos\alpha\)
Thay vào phương trình chuyển động theo trục Ox ta có:
\(mgsin\alpha-\mu mgcos\alpha=ma\Rightarrow a=g\left(sin\alpha-\mu cos\alpha\right)\)
Mà \(sin\alpha=\dfrac{h}{l}=\dfrac{33}{55}=\dfrac{3}{5}\Rightarrow\alpha=37^o\)
Thay số ta được:
\(a=g\left(sin\alpha-\mu cos\alpha\right)=9,8\left(sin37^o-0,2.cos37^o\right)=4,33\) m/s2
Thời gian để vật trượt hết chiều dài của dốc:
\(t=\sqrt{\dfrac{2S}{a}}=\sqrt{\dfrac{2.55}{4,33}}=5\) s