Bài viết công thức tính công của lực cản hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ công thức tính toán lực cản hay, chi tiết. Hãy cùng Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa tìm hiểu chi tiết về công thức tính lực cản.
MỤC LỤC
1. Khái niệm công thức tính lực cản
– Lực cản là lực chống lại chuyển động hoặc chống lại tác dụng biến dạng.
– Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn.
– Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng của lực cản thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của lực cản sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.
2. Công thức tính lực cản.
ALực cản = W2 – W1 = ∆W
Trong đó:
- W1 là cơ năng của vật tại vị trí đầu (J)
- W2 là cơ năng của vật tại vị trí sau(J)
- ∆W là độ biến thiên cơ năng (J)
3. Kiến thức mở rộng của công thức tính lực cản
– Công thức tính cơ năng:
W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgh.
Trong đó:
- W là cơ năng của vật (J)
- Wđlà động năng của vật (J)
- Wtlà thế năng của vật (J)
- m là khối lượng của vật (kg)
- h là độ cao của vật so với gốc thế năng (m)
- v là vận tốc của vật (m/s)
– Công thức tính công:Khi lực cản không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công thực hiện bởi lực cản đó được tính theo công thức:
A = Fcảnscosα = -Fcản.s
Trong đó
- F: Độ lớn lực cản tác dụng (N)
- s: Quãng đường vật dịch chuyển (m)
- A: Công (J).
- α : góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật
– Từ các công thức trên, ta có thể tính:
+ Độ lớn lực cản: FLực cản
+ Quãng đường vật dịch chuyển: s
4. Ví dụ minh họa
Bài 1:Một viên đạn khối lượng 14g chuyển động với vận tốc 400 m/s theo phương ngang xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm. Vận tốc viên đạn sau khi xuyên qua gỗ là 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn?
Lời giải
Ta có do lực cản sinh công làm biến đổi động năng của vật nên áp dụng định lí biến thiên động năng:
Bài 2: Một vận động viên nặng 650 N nhảy với vận tốc ban đầu v0 = 2 m/s từ cầu nhảy ở độ cao 10 m xuống nước theo hướng thẳng đứng xuống dưới. Lấy g = 10 m/s2, sau khi chạm nước người đó chuyển động thêm một độ dời 3 m trong nước theo phương thẳng đứng thì dừng. Tính công của lực cản tác dụng lên người đó.
Lời giải
Chọn gốc thế năng tại mặt phân cách giữa nước và không khí.
Cơ năng của người lúc bắt đầu nhảy là:
Wtrước = mgh + ½ m.v02 = 6630 J.
Tại vị trí dừng lại, có tọa độ là h’ = -3 m.
Cơ năng lúc người đó dừng lại là:
Wsau = – mgh’ = -1950 J
Độ biến thiên cơ năng: Acản = ΔW = Wsau – Wtrước = – 8580 J.
Bài 3: a. Một vật khối lượng 10kg chuyển động dưới tác dụng của lực kéo F = 10N. Tính gia tốc và cho biết tính chất của chuyển động .
- Một vật khối lượng 200g chuyển động với gia tốc 2m/s2. Tìm lực tác dụng vào vật.
ĐS: 1m/s2; 0,4N.
Bài 4: Một vật có khối lượng 50kg bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi được 50cm thì đạt vận tốc 0,7m/s. Bỏ qua ma sát , tính lực tác dụng vào vật.
ĐS: 24,5 N.
Bài 5: Một quả bóng có khối lượng 700g đang nằm yên trên sân cỏ . Sau khi bị đá nó đạt vận tốc 10m/s . Tính lực đá của cầu thủ , biết khoảng thời gian va chạm là 0,02s .
ĐS: 350 N.
Bài 6: Một ô –tô khối lượng 1 tấn sau khi khởi hành 10s thì đạt vận tốc 36km/h. Bỏ qua ma sát, tính lực kéo của ô tô.
ĐS: 1 000N .
Bài 7: Một ô –tô có khối lượng 3tấn, sau khi khởi hành 10s đi được quãng đường 25m. Bỏ qua ma sát, tìm:
- Lực phát động của động cơ xe.
- Vận tốc và quãng đường xe đi được sau 20s.
ĐS: 1 500N; 10m/s; 100m .
Bài 8: Một xe khối lượng 1 tấn đang chạy với tốc độ 36km/h thì hãm phanh (thắng lại) . Biết lực hãm là 250N. Tính quãng đường xe còn chạy thêm được đến khi dừng hẳn.
ĐS: 200m.
Bài 9: Một xe khởi hành với lực phát động là 2 000N , lực cản tác dụng vào xe là 400N , khối lượng của xe là 800kg. Tính quãng đường xe đi được sau khi khởi hành 10s.
ĐS: 100m .
Bài 10: Một ô –tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72km/h thì hãm phanh. Sau khi hãm phanh , ô –tô chạy thêm được 50m nữa thì dừng hẳn.Tính:
- Lực hãm.
- Thời gian từ lúc ô – tô hãm phanh đến khi dừng hẳn.
ĐS: 8 000N; 5s .
Bài 11: Một xe có khối lượng 1 tấn sau khi khởi hành 10s đạt vận tốc 72km/h. Lực cản của mặt đường tác dụng lên xe là 500N. Tính :
- Gia tốc của xe.
- Lực phát động của động cơ.
ĐS:2m/s2; 2 500N.
Bài 12: Một xe có khối lượng 1 tấn, sau khi khởi hành 10s đi được quãng đường 50m.Tính:
- Lực phát động của động cơ xe , biết lực cản của mặt đường là 500N.
- Nếu lực cản của mặt đường không thay đổi, muốn xe chuyển động thẳng đều thì lực phát động là bao nhiêu?
ĐS: 1 500N; 500N .
Như vậy chúng tôi đã cung cấp đầy đủ cho các bạn công thức tính lực cản nằm trong Ba định luật Newton vô cùng quan trọng, gắn liền đối với 3 năm học của các bạn. Nếu như các bạn còn những câu hỏi nào hay chưa giải đáp được thì hãy liên hệ đến số HOTLINE 1900 2276 hoặc qua website của Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa.