Một ô tô có khối lượng m= 2 tấn đang chạy trên đường nằm ngang với vận tốc 36km/h thì lái xe thấy có chướng ngại cách ở 7m. tài xế tắt máy và hãm phanh với lực hãm 16000N. Biết lực ma sát không đổi và bằng 20 % trọng lượng xe, lấy g = 10 m/s2. xe dừng tất chứ ngại bao nhiêu? (dùng định lý động năng để giải bài toán)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
a. Trọng lượng của xe là: \(P=mg=6000.10=60000\left(N\right)\)
Lực cản có độ lớn là: \(F_c=5\%P=5\%.60000=3000\left(N\right)\)
b. Đổi 36km/h = 10 m/s
Xem hệ xe là một hệ kín, năng lượng được bảo toàn.
Ta có độ biến thiên động năng bằng công của lực không thế:
\(W_{đ_s}-W_{đ_{tr}}=A_c\)
\(\Leftrightarrow0-\dfrac{1}{2}mv^2=F_c.s.cos180^0\)
\(\Leftrightarrow-\dfrac{1}{2}.6000.10^2=3000.s.\left(-1\right)\)
\(\Rightarrow s=100\left(m\right)\)
c. Ta có: \(W_{đ_s}-W_{đ_{tr}}=A_c\)
\(\Leftrightarrow0-\dfrac{1}{2}mv^2=F_c'.s.cos180^0\)
\(\Leftrightarrow-\dfrac{1}{2}.6000.10^2=F_c'.8.\left(-1\right)\)
\(\Rightarrow F_c'=37500\left(N\right)\)
Câu 1:
a. Áp dụng định luật II-Newton ta có:
\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F_{hãm}}=m\overrightarrow{a}\)
Chiếu các vector lực theo phương trùng với phương chuyển động ta có:
\(-F_{hãm}=ma\Leftrightarrow-22000=4.10^3a\Rightarrow a=-5,5\) m/s2
Đổi 36km/h = 10m/s
Quãng đường xe đi được đến lúc dừng lại là: \(s=\dfrac{v^2-v_0^2}{2a}=\dfrac{0-10^2}{2.\left(-5,5\right)}=9,09m\)
Xe dừng cách vật chướng ngại một khoảng là: 10-9,09=0,9m
b.
Áp dụng định luật II-Newton ta có:
\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F_{hãm}}=m\overrightarrow{a}\)
Chiếu các vector lực theo phương trùng với phương chuyển động ta có:
\(-F_{hãm}=ma\Leftrightarrow-8000=4.10^3a\Rightarrow a=-2\) m/s2
Vận tốc của vật khi va vào chướng ngại là: \(\sqrt{2aS-v_0^2}=\sqrt{2.\left(-2\right).10-10^2}=2\sqrt{15}\)m/s
Động năng của xe là: \(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}.4.10^3.\left(2\sqrt{15}\right)^2=120000J\)
Bài này có 2 cách và mình sẽ trình bày cả 2 cách luôn! :)
Cách 1: Theo định lý biến thiên động năng:
\(A=\Delta W_đ=W_{đ2}-W_{đ1}\)
\(\Leftrightarrow F.s.\cos180^0=\dfrac{1}{2}mv_2^2-\dfrac{1}{2}mv_1^2\)
\(\Leftrightarrow-2.10^4.s=-100000\) \(\Leftrightarrow s=5\left(m\right)\) vì s=5m <10m nên vật tránh kịp vật cản
Cách 2: \(-F_{ms}=ma\Rightarrow a=\dfrac{-F_{ms}}{m}=-10\left(m/s^2\right)\)
\(v^2-v_0^2=2aS\Rightarrow S=5\left(m\right)\) Vì s=5m < 10m nên vật tránh kịp vật cản :D
Có : \(\Delta W\)đ \(=\dfrac{1}{2}m\left(v^2_2-v_1^2\right)=\dfrac{1}{2}m.-225=-112,5m\left(J\right)\)
- Theo định lý biến thiên động năng :
\(\Delta W=A=Fs=mgs=-112,5m\)
\(\Rightarrow s=11,25\left(m\right)< 12\left(m\right)\)
Vậy xe không đâm vào chướng ngại vật .
Công lực hãm:
\(A_{hãm}=F_{hãm}\cdot s=8000\cdot10=80000J\)
\(v=36\)km/h=10m/s
Động năng ô tô va vào chướng ngại vật:
\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}\cdot4\cdot1000\cdot10^2=200000J\)
Vận tốc ô tô khi va vào chướng ngại vật là:
Bảo toàn động năng:
\(A_{hãm}=\Delta W=W_2-W_1\)
\(\Rightarrow W_2=W_1+A_{hãm}=200000+80000=280000J\)
Mà \(W_2=\dfrac{1}{2}mv'^2\Rightarrow v'=2\sqrt{35}\)m/s
\(v_0=72\)km/h=20m/s
\(v=0\)m/s
Gia tốc vật: \(v^2-v^2_0=2aS\)
\(\Rightarrow a=\dfrac{v^2-v^2_0}{2S}=\dfrac{0-20^2}{2\cdot10}=-20\)m/s2
Lực cản:
\(F_c=m\cdot a=5000\cdot\left(-20\right)=-10^5N\)
Lực ma sát: \(F_{ms}=20\%\cdot P=20\%\cdot2\cdot1000\cdot10=4000N\)
Áp dụng đinh lí động năng:
\(W_{đ2}-W_{đ_1}=A_{F_{hãm}}\)
\(\Rightarrow0-\dfrac{1}{2}mv_0^2=-F_{hãm}\cdot s\)
\(\Rightarrow s=\dfrac{\dfrac{1}{2}mv_0^2}{F_{hãm}}=\dfrac{\dfrac{1}{2}\cdot2\cdot1000\cdot10^2}{16000}=6,25m\)
Xe dừng cách chướng ngại vật một đoạn:
\(\Delta s=7-6,25=0,75m=75cm\)