Bài 15. Định luật 2 Newton trang 28, 29 SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức với cuộc sống

15.1

Nếu một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật tăng lên thì vật sẽ thu được gia tốc

A. nhỏ hơn. B. lớn hơn.

C. bằng 0. D. không đổi.

Phương pháp giải:

Vận dụng định luật 2 Newton.

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton: 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. Biểu thức:

$\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$

Do đó nếu lực tác dụng lên vật tăng lên thì vật sẽ thu được gia tốc lớn hơn.

Chọn đáp án B.

15.2

Khi nói về một vật chịu tác dụng của lực, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Khi không có lực tác dụng, vật không thể chuyển động.

B. Khi ngừng tác dụng lực lên vật, vật này sẽ dừng lại.

C. Gia tốc của vật luôn cùng chiều với lực tác dụng.

D. Khi có lực tác dụng lên vật, vận tốc của vật tăng.

Phương pháp giải:

Vận dụng lý thuyết định luật I và định luật II Newton để giải thích.

Lời giải chi tiết:

Theo định luật I Newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

Theo định luật II Newton: 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. Biểu thức:

$\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$

A sai vì theo định luật I nếu không có lực tác dụng thì vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

B sai vì theo định luật I nếu ngừng tác dụng lực nên vật hoặc các hợp lực tác dụng lên vật cân bằng nhau thì vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

C đúng vì theo định luật II Newton gia tốc của vật luôn cùng hướng với vật chuyển động và có biểu thức: $\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$ .

D sai vì khi có lực tác dụng lên vật chưa chắc chắn vận tốc của vật đã tăng, còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như chiều của lực với chiều của chuyển động, …

Chọn đáp án C.

15.3

Một vật có khối lượng 2 kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đi được 100 cm trong 0,25 s. Gia tốc của vật và hợp lực tác dụng lên vật có giá trị lần lượt là

A. 32 m/s²; 64 N. B. 0,64 m/s²; 1,2 N.

C. 6,4 m/s²; 12,8 N. D. 64 m/s²; 128 N.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức : s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ để tính gia tốc a.

Áp dụng công thức a = $\frac{F}{m}$ hay F = ma.

Lời giải chi tiết:

Vật xuất phát từ trạng thái nghỉ => v₀ = 0.

Ta có biểu thức tính quãng đường: s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ => s = $\frac{1}{2}$ at²

Trong 0,25s vật đi được 100 cm = 1 m, ta có:

1 = $\frac{1}{2}$ a.0,25² → a = 32 m/s².

Hợp lực tác dụng lên vật: F = ma = 2.32 = 64N.

Chọn đáp án A.

15.4

Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 2,5 kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2 m/s đến 6 m/s trong 2 s. Lực tác dụng vào vật có độ lớn bằng

A. 7,5 N. B. 5 N. C. 0,5 N. D. 2,5 N.

Phương pháp giải:

Tính gia tốc của vật bằng công thức: $a = \frac{v - v_{0}}{Δ t}$ .

Áp dụng công thức a = $\frac{F}{m}$ hay F = ma để tính độ lớn lực tác dụng vào vật.

Lời giải chi tiết:

Gia tốc của vật là: $a = \frac{v - v_{0}}{Δ t}$ = $\frac{6 - 2}{2}$ = 2 m/s².

Hợp lực tác dụng lên vật: F = ma = 2,5.2 = 5N.

Chọn đáp án B.

15.5

Một quả bóng đang nằm yên trên mặt đất thì bị một cầu thủ đá bằng một lực 13,5 N và bóng thu được gia tốc 6,5 m/s². Bỏ qua mọi ma sát. Khối lượng của bóng là

A. 2,08 kg. B. 0,5 kg. C. 0,8 kg. D. 5 kg.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức a = $\frac{F}{m}$ => m = $\frac{F}{a}$

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton, ta có công thức: a = $\frac{F}{m}$ => m = $\frac{F}{a}$ = $\frac{13, 5}{6, 5}$ ≈ 2,08 kg.

Vậy khối lượng của bóng là 2,08 kg.

Chọn đáp án A.

15.6

Lần lượt tác dụng lực có độ lớn F₁ và F₂ lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a₁ và a₂. Biết 1,5F₁ = F₂. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số $\frac{a_{2}}{a_{1}}$ là

A. $\frac{3}{2}$ . B. $\frac{2}{3}$ . C. 3. D. $\frac{1}{3}$ .

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức: a = $\frac{F}{m}$

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton, ta có công thức: a = $\frac{F}{m}$

Khi đó: a₁ = $\frac{F_{1}}{m}$ ; a₂ = $\frac{F_{2}}{m}$ . Mà 1,5F₁ = F₂.

=> $\frac{a_{2}}{a_{1}}$ = $\frac{\frac{F_{2}}{m}}{\frac{F_{1}}{m}}$ = $\frac{F_{2}}{F_{1}}$ = $\frac{1, 5 F_{1}}{F_{1}}$ = 1,5.

Chọn đáp án A.

15.7

Tác dụng vào vật có khối lượng 3 kg đang đứng yên một lực theo phương ngang thì vật này chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 1,5 m/s². Độ lớn của lực này là

A. 3 N. B. 4,5 N. C. 1,5 N. D. 2 N.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức a = $\frac{F}{m}$ hay F = ma.

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton, ta có công thức: a = $\frac{F}{m}$ hay F = ma= 3.1,5 = 4,5 N.

Chọn đáp án B.

15.8

Một lực có độ lớn 3 N tác dụng vào một vật có khối lượng 1,5 kg lúc đầu đứng yên. Xác định quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2 s.

Phương pháp giải:

Tính gia tốc của vật theo công thức: a = $\frac{F}{m}$ .

Sử dụng công thức sau để tính quãng đường đi được: s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ .

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton, ta có công thức: a = $\frac{F}{m}$ = $\frac{3}{1, 5}$ = 2 m/s²

Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s là:

s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ = 0 + $\frac{1}{2} .2 {.2}^{2}$ = 4 m.

15.9

Một vật có khối lượng 7kg bắt đầu trượt từ đình tới chân mặt phẳng nghiêng có chiều dài 0,85 m trong thời gian 0,5 s. Tính hợp lực tác dụng lên vật theo phương nghiêng.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức : s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ để tính gia tốc a.

Áp dụng công thức a = $\frac{F}{m}$ hay F = ma.

Lời giải chi tiết:

Ta có biểu thức tính quãng đường: s = v₀t + $\frac{1}{2} a t^{2}$ => s = $\frac{1}{2}$ at²

Trong 0,5s vật đi được 0,85 m, ta có:

0,85 = $\frac{1}{2}$ a.0,5² → a = 6,8 m/s².

Hợp lực tác dụng lên vật: F = ma = 7.6,8 = 47,6 N.

15.10

Dưới tác dụng của một lực 20 N thì một vật chuyển động với gia tốc 0,4 m/s². Nếu tác dụng vào vật này một lực 50 N thì vật này chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức: a = $\frac{F}{m}$ .

Lời giải chi tiết:

Theo định luật II Newton, ta có công thức: a = $\frac{F}{m}$

Khi đó: a₁ = $\frac{F_{1}}{m}$ ; a₂ = $\frac{F_{2}}{m}$ => $\frac{a_{2}}{a_{1}}$ = $\frac{\frac{F_{2}}{m}}{\frac{F_{1}}{m}}$ = $\frac{F_{2}}{F_{1}}$ => $a_{2} = \frac{F_{2}}{F_{1}} a_{1}$ = $\frac{50}{20} .0, 4$ = 1 m/s².

15.11

Một vật khối lượng 5 kg được ném thẳng đúng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 24 m. Vật này rơi chạm đất sau 3s sau khi ném. Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không đổi trong quá trình vật chuyển động. Lấy g= 10 m/s². Tính lực cản của không khí tác dụng vào vật.

Phương pháp giải:

Tính gia tốc của vật bằng cách sử dụng công thức: h = v₀t + $\frac{1}{2}$ at² => a.

Áp dụng định luật II Newton, có: $\vec{P} + \vec{F_{C}} = m \vec{a}$ => F_C.

Lời giải chi tiết:

Ta có phương trình chuyển động của vật như sau:

h = v₀t + $\frac{1}{2}$ at²=> 24 = 2.3 + 4,5a => a = 4 m/s²

Mặt khác, theo định luật II Newton, ta có: $\vec{P} + \vec{F_{C}} = m \vec{a}$

Chọn chiều dương hướng xuống dưới

=> P – F_C = ma => F_C= = ma – P = ma – mg = m(g-a) = 5.6 = 30 N.