Chào các em học sinh lớp 10 thân mến! Hôm nay, thầy sẽ hướng dẫn các em giải một bài toán cơ bản về Định luật II Newton và chuyển động biến đổi đều. Đây là những kiến thức rất quan trọng mà chúng ta đã học.

Chúng ta cùng phân tích và giải bài toán nhé!

Đề bài: Một vật có khối lượng 100g bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và đi được 80cm trong 4s.

a) Tính lực kéo, biết lực cản bằng 0,02N.

b) Sau quãng đường ấy, lực kéo phải bằng bao nhiêu để vật chuyển động thẳng đều.

—

Phân tích đề bài và Tóm tắt dữ kiện:

Đầu tiên, chúng ta hãy tóm tắt các thông số đã cho và đổi về đơn vị chuẩn (SI) nếu cần thiết:

• Khối lượng của vật: \(m = 100 \text{ g} = 0,1 \text{ kg}\)
• Vật bắt đầu chuyển động: Điều này có nghĩa là vận tốc ban đầu của vật là \(v_0 = 0 \text{ m/s}\).
• Quãng đường đi được: \(s = 80 \text{ cm} = 0,8 \text{ m}\)
• Thời gian chuyển động: \(t = 4 \text{ s}\)
• Lực cản: \(F_{cản} = 0,02 \text{ N}\)

Lời giải chi tiết:

a) Tính lực kéo khi vật chuyển động nhanh dần đều:

Để tính lực kéo, chúng ta cần áp dụng Định luật II Newton: \(\vec{F}_{tổng hợp} = m\vec{a}\).

Trong trường hợp này, vật chịu tác dụng của hai lực theo phương ngang:

• Lực kéo \(\vec{F}_{kéo}\) (hướng theo chiều chuyển động).
• Lực cản \(\vec{F}_{cản}\) (ngược chiều chuyển động).

Lực tổng hợp tác dụng lên vật sẽ là \(F_{tổng hợp} = F_{kéo} – F_{cản}\). Vì vật chuyển động nhanh dần đều, lực kéo phải lớn hơn lực cản.

Bước 1: Tính gia tốc (a) của vật.

Vì vật bắt đầu chuyển động (\(v_0 = 0\)) và chuyển động nhanh dần đều, chúng ta sử dụng công thức quãng đường trong chuyển động biến đổi đều:

\(s = v_0t + \frac{1}{2}at^2\)

Thay \(v_0 = 0\) vào, ta có:

\(s = \frac{1}{2}at^2\)

Từ đó, ta có thể tìm gia tốc \(a\):

\(a = \frac{2s}{t^2}\)

Thay số liệu vào:

\(a = \frac{2 \times 0,8 \text{ m}}{(4 \text{ s})^2} = \frac{1,6 \text{ m}}{16 \text{ s}^2} = 0,1 \text{ m/s}^2\)

Bước 2: Áp dụng Định luật II Newton để tính lực kéo.

Theo Định luật II Newton:

\(F_{tổng hợp} = ma\)

\(F_{kéo} – F_{cản} = ma\)

Suy ra lực kéo:

\(F_{kéo} = ma + F_{cản}\)

Thay số liệu vào:

\(F_{kéo} = (0,1 \text{ kg} \times 0,1 \text{ m/s}^2) + 0,02 \text{ N}\)

\(F_{kéo} = 0,01 \text{ N} + 0,02 \text{ N}\)

\(F_{kéo} = 0,03 \text{ N}\)

Vậy, lực kéo tác dụng lên vật là \(0,03 \text{ N}\).

b) Tính lực kéo để vật chuyển động thẳng đều:

Khi vật chuyển động thẳng đều, điều này có nghĩa là gia tốc của vật bằng 0 (\(a’ = 0 \text{ m/s}^2\)).

Theo Định luật II Newton:

\(F’_{tổng hợp} = ma’\)

Vì \(a’ = 0\), nên \(F’_{tổng hợp} = 0\).

Lực tổng hợp bằng 0 có nghĩa là các lực tác dụng lên vật phải cân bằng nhau.

Trong trường hợp này, lực kéo mới (\(F’_{kéo}\)) và lực cản (\(F_{cản}\)) phải cân bằng:

\(F’_{kéo} – F_{cản} = 0\)

Suy ra:

\(F’_{kéo} = F_{cản}\)

Thay số liệu lực cản đã cho:

\(F’_{kéo} = 0,02 \text{ N}\)

Vậy, để vật chuyển động thẳng đều, lực kéo phải bằng \(0,02 \text{ N}\).

—

Kết luận:

a) Lực kéo tác dụng lên vật để vật chuyển động nhanh dần đều là \(0,03 \text{ N}\).

b) Lực kéo phải bằng \(0,02 \text{ N}\) để vật chuyển động thẳng đều.

Các em nhớ nhé, khi giải bài tập, hãy luôn phân tích kỹ đề bài, đổi đơn vị chuẩn và trình bày các bước giải một cách rõ ràng. Nếu có thắc mắc gì, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé!