Bây giờ, các em hãy cùng thầy xem xét đề bài:

Đề bài:

Một ô tô có khối lượng 2 tấn bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều trên đường nằm ngang từ trạng thái nghỉ.

Trong thời gian 10s, vận tốc đạt được 36 km/h.

Trong quá trình chuyển động thì ô tô luôn chịu tác dụng của lực kéo Fk của động cơ và lực cản có độ lớn bằng 500N.

Lấy \(g = 10 \, m/s^2\)

Yêu cầu:

a). Tính lực kéo của động cơ ô tô. Tính gia tốc của ô tô.

b). Sau khi vận tốc của ô tô đạt được 36 km/h thì xe tắt máy. Hỏi xe chuyển động thêm bao xa nữa thì dừng lại?.

—

Trước tiên, chúng ta cần xác định các đại lượng đã cho và đơn vị của chúng.

Phân tích bài toán và các bước giải:

Tóm tắt các đại lượng đã cho:

• Khối lượng ô tô: \(m = 2 \, tấn = 2000 \, kg\)
• Thời gian chuyển động: \(\Delta t = 10 \, s\)
• Vận tốc ban đầu: \(v_0 = 0 \, m/s\) (vì ô tô bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ)
• Vận tốc lúc sau: \(v = 36 \, km/h\)
• Lực cản: \(F_c = 500 \, N\)
• Gia tốc trọng trường: \(g = 10 \, m/s^2\)

Chúng ta cần đổi đơn vị vận tốc từ km/h sang m/s:

\(v = 36 \, km/h = 36 \times \frac{1000}{3600} \, m/s = 10 \, m/s\)

—

Câu a) Tính lực kéo của động cơ ô tô. Tính gia tốc của ô tô.

Bước 1: Tính gia tốc của ô tô.

Ta biết ô tô chuyển động thẳng nhanh dần đều, nên ta có thể sử dụng công thức tính vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều:

\(v = v_0 + a \Delta t\)

Trong đó:

• \(v\) là vận tốc lúc sau
• \(v_0\) là vận tốc ban đầu
• \(a\) là gia tốc
• \(\Delta t\) là khoảng thời gian

Thay các giá trị đã biết vào công thức:

\(10 \, m/s = 0 \, m/s + a \times 10 \, s\)

\(10 = 10a\)

Suy ra gia tốc của ô tô là:

\(a = \frac{10}{10} = 1 \, m/s^2\)

Bước 2: Tính lực kéo của động cơ ô tô.

Để tính lực kéo, chúng ta sẽ áp dụng định luật II Newton cho ô tô trên phương chuyển động. Phương chuyển động là phương ngang.

Các lực tác dụng lên ô tô theo phương ngang là:

• Lực kéo của động cơ: \(F_k\) (cùng chiều chuyển động)
• Lực cản: \(F_c\) (ngược chiều chuyển động)

Theo định luật II Newton, tổng các lực tác dụng lên vật bằng tích của khối lượng và gia tốc của vật:

\(\sum \vec{F} = m \vec{a}\)

Xét theo phương ngang, ta có:

\(F_k – F_c = m a\)

Chúng ta đã biết \(m\), \(F_c\) và \(a\). Bây giờ chúng ta sẽ tính \(F_k\):

\(F_k = m a + F_c\)

Thay số vào:

\(F_k = (2000 \, kg) \times (1 \, m/s^2) + 500 \, N\)

\(F_k = 2000 \, N + 500 \, N\)

\(F_k = 2500 \, N\)

Kết luận câu a:

Gia tốc của ô tô là: \(a = 1 \, m/s^2\)

Lực kéo của động cơ ô tô là: \(F_k = 2500 \, N\)

—

Câu b) Sau vận tốc của oto đạt được 36 km/h thì xe tắt máy. Hỏi xe chuyển động thêm bao xa nữa thì dừng lại?.

Bước 1: Xác định trạng thái lúc xe tắt máy.

Khi xe tắt máy, lực kéo của động cơ \(F_k\) sẽ bằng 0.

Vận tốc của xe lúc này chính là vận tốc mà xe đã đạt được, tức là \(v = 36 \, km/h = 10 \, m/s\). Đây sẽ là vận tốc ban đầu cho giai đoạn chuyển động tiếp theo.

Xe lúc này chỉ còn chịu tác dụng của lực cản.

Bước 2: Tính gia tốc của xe khi tắt máy.

Sau khi tắt máy, các lực tác dụng lên ô tô theo phương ngang chỉ còn lực cản.

Áp dụng định luật II Newton cho giai đoạn này:

\(\sum \vec{F} = m \vec{a}’\)

Theo phương ngang:

\(-F_c = m a’\)

Trong đó \(a’\) là gia tốc mới của xe.

Thay số vào:

\(-500 \, N = (2000 \, kg) \times a’\)

\(a’ = \frac{-500}{2000} = -0.25 \, m/s^2\)

Gia tốc âm cho thấy xe đang chuyển động chậm dần đều.

Bước 3: Tính quãng đường xe đi được cho đến khi dừng lại.

Khi xe dừng lại, vận tốc cuối cùng là \(v’ = 0 \, m/s\).

Ta sử dụng công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường trong chuyển động thẳng biến đổi đều:

\((v’)^2 – v^2 = 2 a’ s\)

Trong đó:

• \(v’\) là vận tốc lúc dừng lại
• \(v\) là vận tốc ban đầu khi xe tắt máy
• \(a’\) là gia tốc khi xe tắt máy
• \(s\) là quãng đường xe đi được cho đến khi dừng lại

Thay các giá trị đã biết vào công thức:

\((0 \, m/s)^2 – (10 \, m/s)^2 = 2 \times (-0.25 \, m/s^2) \times s\)

\(0 – 100 = -0.5 \times s\)

\(-100 = -0.5 s\)

Suy ra quãng đường xe đi được là:

\(s = \frac{-100}{-0.5} = 200 \, m\)

Kết luận câu b:

Sau khi tắt máy, xe chuyển động thêm 200 m nữa thì dừng lại.

—

Các em thấy đó, với việc áp dụng đúng các định luật vật lý và các công thức về chuyển động, chúng ta có thể giải quyết bài toán một cách dễ dàng. Hãy ôn tập kỹ các công thức này nhé!

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em cứ mạnh dạn hỏi thầy.