Công của lực kéo F theo phương song song với mặt phẳng nghiêng khi xe lên hết dốc là

Chọn đáp án A

?  Lời giải:

+ Chiếu theo chiều chuyển động:    

vì vật cđ đều lên dốc lên => a=0 (m/s²)

chiếu lên trục Ox: F-F_ms=0 <=> F=F_ms

A=F.S.cos(\(\alpha\)

=10.10.cos(30)

=\(50\sqrt{3}\) (J)

ta có : \(\overrightarrow{Fk}+\overrightarrow{Fms}+\overrightarrow{Px}+\overrightarrow{N}=0\)

chọn chiều dương theo chiều chuyển động

=> Fk - Fms - P=0

=> Fk- Fms - P.sin30⁰ =0=> Fk= 510N=> Ak = 510.10= 5100Nm

để xe chuyển động đều (a=0)

\(\overrightarrow{F_k}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=0\)

chiếu lên trục Ox song song với mặt phằng

F_k-sin\(\alpha\).P=0

\(\Rightarrow\)F_k=150N

Chọn đáp án C

?  Lời giải:

+ Chiếu theo chiều chuyển động:

Chọn chiều chuyển động của vật m là chiều dương. Phương trình của định luật II Niu-tơn đối với vật m chuyển động trên mặt phẳng nghiêng như hình vẽ có dạng:

ma = F – P 1  - F m s

Với  P 1  = mg.sin  30 °  ≈ 400 N.

F m s = μN = µmgcos  30 °  ≈ 13,8 N.

Khi vật chuyển động thẳng đều: a = 0, lực kéo có độ lớn:

F =  P 1  +  F m s  ≈ 413,8 N

Do đó, công của lực kéo: A = Fs = 413,8.2,5 = 1034,5 J.

Đáp án D

Vật chịu tác dụng của các lực: Lực kéo , trọng lực , phản lực  của mặt phẳng nghiêng và lực ma sát .

Vì P.sinα = 15 N < F = 70 N nên vật chuyển động lên theo mặt phẳng nghiêng (được mặc nhiên chọn là chiều dương).

Công của từng lực: 

Tổng công của tất cả các lực tác dụng lên vật là

a. Áp dụng định lý động năng

A = W d B − W d A ⇒ A F → + A f → m s = 1 2 m v B 2 − 1 2 m v A 2

Công của lực kéo  A F = F . s = 4000.100 = 4.10 5 ( J )  

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . s = − μ N . s = − μ . m . g . s = − μ .2000.10.100 = − μ .2.10 6 ( J ) ⇒ 4.10 5 − μ .2.10 6 = 1 2 .2000.20 2 − 1 2 .2000.10 2 ⇒ μ = 0 , 05

b. Giả sử D làvị trí mà vật có vận tốc bằng không

Áp dụng định lý động năng

A = W d D − W d B ⇒ A P → + A f → m s = 1 2 m v D 2 − 1 2 m v B 2

Công trọng lực của vật

A P → = − P x . B D = − m g sin 30 0 . B D = − 10 4 . B D ( J )

Công của lực ma sát 

A f m s = − f m s . B D = − μ N . B D = − μ . m . g cos 30 0 . B D = − 2000. B D ( J )

⇒ − 10 4 . B D − 2000. B D = 1 2 .2000.0 − 1 2 .2000.20 2 ⇒ B D = 33 , 333 ( m )

⇒ B C > B D nên xe không lên được đỉnh dốc.

c. Áp dụng định lý động năng

A = W d C − W d B ⇒ A F → + A P → + A f → m s = 1 2 m v C 2 − 1 2 m v B 2

Công trọng lực của vật

A P → = − P x . B C = − m g sin 30 0 . B C = − 10 4 .40 = − 4.10 5 ( J )

Công của lực ma sát

A f m s = − f m s . B C = − μ N . B C = − μ . m . g cos 30 0 . B C = − 2000.40 = − 8.10 4 ( J )  

Công của lực kéo

A F → = F . B C = F .40 ( J ) ⇒ F .40 − 4.10 5 − 8.10 4 = 0 − 1 2 .2000.20 2 ⇒ F = 2000 ( N )

Ta có: \(m=2\) tấn \(=2000kg\), \(g=10m/s^2\).

Gia tốc của ô tô trên đoạn AB:

\(v_B^2-v_A^2=2as\)

\(20^2-10^2=2a\cdot100\)

\(a=1,5m/s^2\)

Áp dụng định luật II Newton:

\(F_k-F_{ms}=ma\)

\(F_k-\mu_1 mg=ma\)

\(4000-\mu_1\cdot2000\cdot10=2000\cdot1,5\)

\(\mu_1=\dfrac{4000-3000}{20000}=0,05\)

Độ lớn lực ma sát trên dốc:

\(F_{ms}=\mu_2mg\cos30^\circ\)

Theo đề, \(\mu_2=\dfrac{1}{5\sqrt3}\), nên:

\(F_{ms}=\dfrac{1}{5\sqrt3}\cdot2000\cdot10\cdot\dfrac{\sqrt3}{2}=2000N\)

Thành phần trọng lực song song với mặt dốc:

\(P_{\parallel}=mg\sin30^\circ\)

\(P_{\parallel}=2000\cdot10\cdot\dfrac12=10000N\)

Gia tốc khi xe lên dốc, do động cơ tắt máy:

\(a=-\dfrac{F_{ms}+P_{\parallel}}{m}\)

\(a=-\dfrac{2000+10000}{2000}=-6m/s^2\)

Quãng đường xe đi được đến khi dừng:

\(v^2-v_B^2=2as\)

\(0-20^2=2(-6)s\)

\(s=\dfrac{400}{12}\approx33,33m\)

Vì \(33,33<40\), xe không lên đến đỉnh dốc C.

Gọi \(F\) là lực kéo song song với mặt dốc, hướng lên dốc.

Áp dụng công thức:

\(v_C^2-v_B^2=2as\)

\(0-20^2=2a\cdot40\)

\(a=-5m/s^2\)

Áp dụng định luật II Newton theo chiều lên dốc:

\(F-mg\sin30^\circ-F_{ms}=ma\)

\(F-10000-2000=2000(-5)\)

\(F=2000N\)