Chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập khá thú vị về động lực học, giúp các em củng cố kiến thức về Định luật II Newton và các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều nhé.

Đề bài:

Một vật có khối lượng \(m = 500 \text{g}\) đang đứng yên. Đồng thời tác dụng vào vật hai lực ngược hướng \(F_1 = 20 \text{N}\) và \(F_2 = 10 \text{N}\). Hãy tính vận tốc của vật sau \(10 \text{s}\) tác dụng lực.

Phân tích và tóm tắt đề bài:

Đầu tiên, chúng ta hãy cùng nhau tóm tắt các dữ kiện đã cho và xác định yêu cầu của bài toán.

• Khối lượng của vật: \(m = 500 \text{ g}\)
  (Lưu ý: Để tính toán trong vật lý, chúng ta cần đổi đơn vị khối lượng ra kilogam (kg))
  Vậy, \(m = 500 \text{ g} = 0.5 \text{ kg}\).
• Trạng thái ban đầu: Vật đang đứng yên, nên vận tốc ban đầu của vật là \(v_0 = 0 \text{ m/s}\).
• Các lực tác dụng lên vật:
  • Lực thứ nhất: \(F_1 = 20 \text{ N}\)
  • Lực thứ hai: \(F_2 = 10 \text{ N}\)
  • Hai lực này tác dụng ngược hướng.
• Thời gian tác dụng lực: \(t = 10 \text{ s}\).
• Yêu cầu: Tính vận tốc của vật sau \(10 \text{ s}\) tác dụng lực (\(v\)).

Phương pháp giải:

Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau:

1. Bước 1: Tính hợp lực tác dụng lên vật. Vì có hai lực ngược chiều, chúng ta sẽ tìm hiệu của chúng.
2. Bước 2: Tính gia tốc của vật. Sử dụng Định luật II Newton: \(F_{hợp\,lực} = m \cdot a\).
3. Bước 3: Tính vận tốc của vật sau thời gian \(t\). Sử dụng công thức vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều: \(v = v_0 + a \cdot t\).

Giải bài:

Bước 1: Tính hợp lực (\(F_{hl}\)) tác dụng lên vật.

Vì hai lực \(F_1\) và \(F_2\) tác dụng ngược hướng, hợp lực tác dụng lên vật sẽ có độ lớn bằng hiệu của hai lực đó, và có chiều theo chiều của lực có độ lớn lớn hơn.

\(F_{hl} = |F_1 – F_2|\)
\(F_{hl} = |20 \text{ N} – 10 \text{ N}|\)
\(F_{hl} = 10 \text{ N}\)

Chiều của hợp lực \(F_{hl}\) sẽ cùng chiều với lực \(F_1\) (vì \(F_1 > F_2\)).

Bước 2: Tính gia tốc (\(a\)) của vật.

Áp dụng Định luật II Newton, ta có:

\(F_{hl} = m \cdot a\)

Từ đó, gia tốc của vật được tính bằng công thức:

\(a = \frac{F_{hl}}{m}\)

Thay các giá trị đã biết vào:

\(a = \frac{10 \text{ N}}{0.5 \text{ kg}}\)
\(a = 20 \text{ m/s}^2\)

Gia tốc của vật là \(20 \text{ m/s}^2\).

Bước 3: Tính vận tốc của vật sau \(10 \text{ s}\) (\(v\)).

Vì vật bắt đầu chuyển động từ trạng thái đứng yên (\(v_0 = 0 \text{ m/s}\)) và chịu tác dụng của một hợp lực không đổi, vật sẽ chuyển động thẳng nhanh dần đều. Công thức tính vận tốc của vật trong chuyển động thẳng biến đổi đều là:

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

Thay các giá trị vào công thức:

\(v = 0 \text{ m/s} + (20 \text{ m/s}^2) \cdot (10 \text{ s})\)
\(v = 200 \text{ m/s}\)

Kết luận:

Vậy, sau \(10 \text{ s}\) tác dụng lực, vận tốc của vật đạt được là \(200 \text{ m/s}\).

Các em nhớ lưu ý đơn vị khi tính toán nhé. Chúc các em học tốt môn Vật lý!