BÀI TOÁN DÀNH CHO MẤY CAO THỦ VẬT LÝ: Hệ Ròng Rọc, Mặt Phẳng Nghiêng, Ma Sát & Lực Ngoài
Một hệ cơ học được bố trí như sau:
- Một khối gỗ A có khối lượng \(m_{1} = 12 \textrm{ } k g\) nằm trên mặt phẳng nghiêng góc \(\alpha = 30^{\circ}\). Hệ số ma sát trượt giữa A và mặt phẳng nghiêng là \(\mu_{1} = 0.25\).
- Một khối thép B có khối lượng \(m_{2} = 8 \textrm{ } k g\) treo thẳng đứng và nối với A bằng một dây cáp không dãn, khối lượng không đáng kể qua một ròng rọc cố định ở đỉnh mặt phẳng nghiêng.
-Một lực kéo ngoài F được tác dụng song song với mặt phẳng nghiêng, hướng lên dốc, vào khối A. Giá trị của \(F\) có thể thay đổi.
-Ngoài ra, ở phía trên mặt phẳng nghiêng, có gắn thêm một lò xo có độ cứng \(k = 200 \textrm{ } N / m\), gắn vào A, ở trạng thái ban đầu lò xo chưa bị dãn nén.
Quá trình:
1/Ban đầu hệ đang đứng yên, lò xo chưa biến dạng. Bắt đầu tăng dần lực \(F\) từ \(0\) cho đến khi hệ chuyển động đi lên mặt phẳng nghiêng.
2/Khi lực F được giữ ở giá trị đủ lớn để hệ chuyển động lên dốc, dây cáp luôn căng, khối B luôn treo tự do.
3/Khi A trượt lên trên một đoạn \(x = 0.3 \textrm{ } m\), lò xo bắt đầu bị nén lại.
4/Tiếp tục duy trì lực \(F\) cho đến khi A trượt thêm \(0.2 \textrm{ } m\) (tổng cộng 0.5 m kể từ vị trí ban đầu).
5/Sau đó, ngừng tác dụng lực F đột ngột (tức F = 0), hệ được để tự do cho đến khi dừng hẳn.
YÊU CẦU TÍNH TOÁN
1/Xác định giá trị nhỏ nhất của lực \(F\) cần thiết để bắt đầu kéo hệ chuyển động lên dốc (vượt qua ma sát và trọng lượng).
2/Tính gia tốc của hệ khi lực \(F\) vừa đủ để duy trì chuyển động đều lên dốc (bỏ qua giai đoạn nén lò xo).
3/Tính lực căng dây T và phản lực pháp tuyến N của mặt phẳng nghiêng lên khối A trong giai đoạn hệ đang chuyển động đều.
4/Khi lò xo đã bị nén 0.2 m (tổng quãng đường A đã đi 0.5 m), hãy tính:
- Độ biến dạng \(\Delta x\) của lò xo.
- Lực đàn hồi của lò xo tại thời điểm đó.
- Gia tốc của hệ nếu lực \(F\) vẫn giữ nguyên như ở bước 1.
5/Sau khi ngừng tác dụng lực F, hãy xác định:
-Vận tốc của A ngay tại thời điểm ngừng kéo.
- Quãng đường A tiếp tục di chuyển lên dốc trước khi dừng lại.
- Độ nén cực đại của lò xo khi hệ dừng.
DỮ LIỆU CẦN THIẾT
- Lấy \(g = 9.8 \textrm{ } m / s^{2}\).
- Bỏ qua khối lượng ròng rọc và dây.
- Hệ số ma sát giữa B và không khí coi như không đáng kể.
- Hệ số ma sát giữa A và mặt phẳng nghiêng không đổi.
Huh
cái này thì chịu rồi