Giải bài tập Vật lý 10 Bài 10: Ba định luật Niu-tơn

§10. BA ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN
KIẾN THỨC Cơ BẢN
Định luật Niu-tơn
í. Định luật I Niu-ton
Nếu một vật không chịu tác dụng của lực náo hoặc chịu tác dụng của cac lực có hợp lực bàng không, thì vât đang đung yên sẽ tiếp tục đung yên. đang chuyển dộng sẽ tiếp tục chuyến động thẳng đều.
Quán tinh
Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cá về hùỏng và độ lởn.
Định luật I được gọi là' định luật quán tính và chuyển động thảng đếu đu'0'c gọi là chuyền dộng theo quán tinh.
Định luật II Niu-tơn
Định luật II Niu-tơn (phát biểu)
Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
F .	=
ã = — haỵ F = mả	(10.1)
m
Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng Fi, F2 , F3 ... thì F là hợp lực của các lực đó: F = Fi + F2 + F3
Khối lượng và mức quán tính
Định nghĩa
Khối lượng là đại lượng đặc truhg cho mức quán tính của vật.
Tính chất của khối lượng
Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.
Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó.
Trọng lực. Trọng lượng
Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là P .
Ồ gần Trái Đất, trọng lực có phương thẳng đứng, có chiều từ trên xuống và đặt vào một điểm đặc biệt của mỗi vật, gọi là trọng tâm của vật.
Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là p. Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế:
Công thức của trọng lực
Áp dụng định luật II Niu-tơn vào một vật rơi tự do, ta tìm được công thức của trọng lực: p= mg	(10.2)
Định luật III Niu-tơn
Định luật
Trong mọi trudhg họp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.
Fb-»a --Fa->b hay Fba=-Fab~	(10.3)
Lực và phản lực
Một trong hai lực tương tác giữa hai vật gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.
a) Lực và phản lực có những đặc điểm:
Lực và phản lực luôn luôn xuất hiện (hoặc mất đi) đổng thời.
Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiểu. Hai lực có đặc điểm như vậy gọi là hai lực trực đối.
Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau.
HOẠT ĐỘNG
C1. Tại sao xe đạp chạy được thêm một quãng đường nữa mặc dù ta đã ngừng đạp? Tại sao khi nhảy từ bậc cao xuống, ta phải gập chân lại?
C2. Cho hai vật chịu tác dụng của những lực có độ lớn bằng nhau. Hãy vặn dụng định luật II Niụ-tơn để suy ra rằng, vặt nào có khối lượng lớn hơn thi khó làm thay đổi vận tốc của nó hơn, tức là có mức quán tính lớn.hơn.
C3. Tai sao máy bay phải chay một quãng đường dài trên đường băng mới cất cánh được?
....	 , .	p, m
C4. Hay giai thích tại sao 0 cùng một nơi ta luôn có -7- = —L .
P, m.
C5. Hãy vận dụng định luật III Niu-tơn vào VI dụ dùng búa đóng đinh vào một khúc gỗ (Hình 10.1) để trả lời các câu hỏi sau đây:
Có phải búa tác dụng lục lên đinh còn đinh không tác dung lực lên búa? Nói một cách khác, lực có thể-xuất hiện đơn lẻ được không?
Nếu đinh tác dụng lên búa một lực có độ lớn bằng lục mà búa tác dung lên đinh thl tại sao búa lại hấu như đung yên? Nói một cách khác, cặp ‘lực và phản lục" có cân bằng nhau không?
c. CẢU HỎI VÀ BÀI TẬP
Phát biêu định luật I Niu-tơn. Quán tinh là gì?
Phíít biêu và viết hệ thức cùa định luật II Niu-tơn.
Nêu định nghĩa và các tinh chát cùa khối lượng.
Trọng lượng'cùa một vặt là gi? Viét cóng thức cứa trọng lực tác đụng lên một vật.
Phát biếu và viẽt hệ thức cứa định luật III Niu-tơn.
Nêu những (lạc (liêm cùa cạp "lực và phán lực" trong tương lác giữa hai vật.
Một vật đang chuyên động với vạn tóc 3 Ill's. Nêu bóng nliien các lực t.ítc (lụng lũn nu mát di thì
vật đừng lại ngay.
vật đôi hướng chuyến dộng.
c. vật chuyên động chạm dán rồi mới dừng lại.
D. vặt tiẻp tục cluiyén động theo hướng cũ với vặn tóc 3 m/s. Chọn dáp án đung.
Cáu nào dùng?
Nêu không chịu lực nào tác dụng thi mọi vật phái dưng vén.
Khi không còn lưc nỉto tác đựng lén vật nĩa, tlù vật đang chuyến dộng sẽ lặp tưc dưng lại. c. Vật. chuyên động được là nhờ có lực tác dụng lên I1Ó.
D. Khi tháy vận tôc cứa vật thay đôi thi chác chán là dà có lực tác (lung lèn vật.
Một vật dang nằnt yén trên mạt bàn nằm ngang. Tại sao ta có the khảng định ràng bàn đã tác dụng một lực len 11Ó?
T rong các cách viêt hệ thức cua định luật. II Niu-tơn sau đay, each viết nào đúng? A. F = ma;	B. F = -Ill a :	c. F - IN a :	D. F = ìn a .
Một vật có khôi lượng 8,0kg trượt xuóng một mạt phầng nghiêng nhãn với gia tôc 2.0 m/s?. Lực gáy ra gia tóc này bằng bao nhiêu?
So sánh độ lán cúa lực này với trọng lượng cùa vật. Lấv g 10 m/s'.
A. 1.6N. nhó hơn.	B. 16N. nhó hơn.
c. 160N, lớn hơn.	Đ. 4N. lơn hơn.
Một'quả bóng, khôi lượng 0,50kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với
một lực 250N. Thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,020s. Quả bóng bay đi với tốc độ A. 0,01 m/s.	B. 0,1 m/s.	c. 2,5 m/s.	D. 10 m/s.
Trong một tai nạn giao thông, một ô tô tải đâm vào một ô tô con đang chạy ngược chiều. 0 tô nào chịu lực lớn hơn? 0 tô nào nhận được gia tô’c lớn hơn? Hãy giãi thích.
Để xách một túi dựng thức ăn, một người tác dụng vào túi một lực bằng 40N hướng lên trên. Hãy miêu tả “phản lực” (theo định luật III) bằng cách chỉ ra
độ lổn cùa phản lực.	b) hướng của phản lực.
phản lực tác dụng lên vật nào? d) vật nào gây ra phản lực này?	1
c) Gió đập vào cánh cửa.
Hãy chỉ ra cặp “lực và phán lực” trong các tình huống sau: a) 0 tó đâm vào thanh chắn đường; b) Thủ môn bắt bóng;
• Hoạt động
Cl. - Do xe có quán tính nên khi ngừng đạp xe có xu hướng bảo toàn vận tốc chuyển động đang có của nó xe vẫn tiếp tục chuyển động. Xe chuyển động chậm dần rồi dừng lại vì có ma sát giữa bánh xe và mặt đường.
C2.
- Khi đang nhảy, vận tốc của chân và của thân người là bằng nhau. Khi chân tiếp đất, chân dừng lại đột ngột, thân người, do có quán tính, còn tiếp tục chuyển động theo hướng nhảy làm đầu gối phải gập lại.
=> Vật có khôi lượng lớn hơn sẽ có độ biến thiên vận tốc nhỏ hơn. o Khó thay đổi vận tốc hơn có mức quán tính lớn hơn.
C3. Máy bay muốn cất cánh được thì nó phải có vận tốc đủ lớn V. Trong thời
	 [—
gian cất cánh V = V2as = ./—.Vs => Lực khởi động của máy bay chỉ có
giới hạn, khối lượng máy bay lớn nên muốn có V đủ lớn thì s phải đủ dài.
C4. Vì tại một nơi: g =
Pi
= ... = const
m,
m,
C5. - Không phải!
Theo định III Niu-tơn, đinh cũng tác dụng lên búa một lực. Tóm lại: lực không'thể xuất hiện đơn lẻ tác dụng là tương tác.
- Theo định luật III, về độ lớn:
Fb_>b = FĐ^B mĐaĐ = mBaB 	aB - 7“ -aĐ
mB
Do mB » mĐ => aB « aB => búa hầu như đứng yên.
-- Cặp lực và phán lực không thể cân bàng nhau vì chúng đật vào hai vật khác nhau.
• Câu hỏi và bài tập
Học	sinh xem trang	60	SGK.	2.	Học sinh	xem	trang 6]	SGK.
Học	sinh xem trang	61	SGK.	4.	Học si nil	xem	trang 62	SGK
Học	sinh xem	trang	63	SGK.	6.	Học sinh	xem	trang 63	SGK.
m,AV zO .
D. Các lực, kể	cá lực ma sát mất đi nén a = 0 V =	const
D. Vận tốc thay đối Av / 0 => F = ma =
Có trọng lực p tác dụng lên vật, vật lại đứng yên o a = 0
 Fill - 0 => bàn phải tác dụng lên vật lực N đế có Fill = P + N = Ó N là phản lực của mặt bàn tác dụng lên vật khi vật đè lên mặt bàn lực N (không biếu diễn trên hình vẽ).
c. F = ma
B. F = ma = 8,0.2,0 = 16 (N)
p = mg = 8,0.10 = 80 (N)
F < p
D. v = at = ---.1 = ““ .0,020= 10 (m/s)
m 0,50
Hai ô tô chịu hai lực có độ lớn bằng nhau (theo định luật III Niu-tơn)
,,	,,	 _	m.|
1'- *'T	 mcac = ìm-aT o ac = .a-r
m(.
Vì m-r > me ac > a-r ô tô con nhận gia tốc lớn hơn.
Người tác dụng vào túi một lực Fn->t có độ lớn Fn_t = 40N, hướng lên theo định luật III Niu-tơn, túi tác dụng phán lực Ft-»n lên tay người có độ lớn Ft -> N = 40N, hướng xuống.
a) o tô tác dụng lên thanh chan đường lực F , thanh chắn tác
dụng lên ó tô lực F - - F
Bóng tác dụng lên thủ môn lực F , thú môn tác dụng lên bóng phán lực F = - F .
Không khí tác dụng vào cánh cứa lực I’ . Cánh cứa tác dụng trớ lại không khí lực p’ = - F .