3. Bài 15. Định luật 2 Newton

>> Xem chi tiết: Lý thuyết Định luật 2 Newton - Vật lí 10

Phương pháp giải:

1. Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

2. Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(a = \frac{F}{m}\)

Lời giải chi tiết:

1.

- Ví dụ:

+ Một người sử dụng cùng một lực để đẩy một thùng giấy vụn sẽ đẩy nhanh hơn so với khi đẩy một thùng gạo, do khối lượng của thùng gạo lớn hơn khối lượng của thùng giấy vụn, làm khó thay đổi vận tốc hơn.

+ Ô tô tải rất nặng so với xe máy hay ô tô con nên có mức quán tính lớn hơn rất nhiều. Ở cùng trạng thái bắt đầu chuyển động thì ô tô tải cần nhiều thời gian hơn mới đạt vận tốc lớn.

=> Khối lượng của vật càng lớn thì mức quán tính của vật càng lớn.

- Ý nghĩa trong thực tiễn:

Cho phép ta so sánh được khối lượng của những vật làm bằng các chất khác nhau. Chúng sẽ có khối lượng bằng nhau nếu như dưới tác dụng của hợp lực như nhau, chúng có gia tốc như nhau.

2.

Từ đồ thị ta thấy:

Khi F = 0,5 N thì a = 1,0 m/s² suy ra khối lượng của vật là:

\(a = \frac{F}{m} \Rightarrow m = \frac{F}{a} = \frac{{0,5}}{1} = 0,5\left( {kg} \right)\)

Chọn C

Phương pháp giải:

Dựa vào bảng số liệu để vẽ đồ thị

Lời giải chi tiết:

a)

- a phụ thuộc vào F (m + M = 0, 5kg)

Ta có: 

+ Khi F = 1 N, a = 1,99 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{1}{{1,99}} \approx 0,5\)

+ Khi F = 2 N, a = 4,03 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{2}{{4,03}} \approx 0,5\)

+ Khi F = 3 N, a = 5,67 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{3}{{5,67}} \approx 0,5\)

=> Tỉ số \(\frac{F}{a}\) không đổi nên đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a vào F là một đường thẳng

- a phụ thuộc vào \(\frac{1}{{m + M}}\) (ứng với F = 1 N)

Ta có:

+ Khi a = 3,31 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = \frac{{10}}{3}\) thì a. (M + m) = 1

+ Khi a = 2,44 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = 2,5\) thì a. (M + m) = 1

+ Khi a = 1,99 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = 2\) thì a. (M + m) = 1

=> Tỉ số \(\frac{a}{{\frac{1}{{M + m}}}} = a.(M + m)\) không đổi nên đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a vào \(\frac{1}{{M + m}}\) là một đường thẳng.

b) Ta có:

+ Khi (m + M) không đổi, F tăng thì a cũng tăng => Gia tốc a tỉ lệ thuận với lực F

+ Khi F không đổi, a giảm thì (m+M) tăng => Gia tốc a tỉ lệ nghịch với khối lượng

=> Kết luận: Gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng.

Phương pháp giải:

1.

Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

 2.

+ Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

+ Sử dụng công thức vận tốc: \(v = {v_0} + at\)

3.

Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

4.

+ Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

+ Sử dụng công thức vận tốc: \(v = {v_0} + at\)

Lời giải chi tiết:

1.

Ta có: biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

\( \Rightarrow \overrightarrow F  = m.\overrightarrow a \)

Suy ra cách viết đúng là C.

2.

Theo bài ra, ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}m = 0,5kg;\,{v_0} = 0\left( {m/s} \right)\\F = 250N\\t = 0,020{\rm{s}}\end{array} \right.\)

Áp dụng định luật 2 Newton, gia tốc của chuyển động là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{250}}{{0,5}} = 500\left( {m/{s^2}} \right)\)

Quả bóng bay đi với tốc độ là:

\(v = {v_0} + at = 0 + 500.0,020 = 10\left( {m/s} \right)\)

Chọn D

3.

Khối lượng của chiếc xe là:

\(m = \frac{F}{a} = \frac{{20}}{{0,4}} = 50\left( {kg} \right)\)

Dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{50}}{{50}} = 1\left( {m/{s^2}} \right)\)

Vậy dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc là \(1m/{s^2}\).

4.

Máy bay khối lượng càng lớn thì đường băng phải càng dài vì máy bay càng nặng thì mức quán tính càng lớn, do vậy càng khó thay đổi vận tốc nên đường băng cần phải dài để máy bay đạt được vận tốc cất cánh.