Giải bài tập định luật Newton phương pháp chiếu, vật lí 10

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

a/ Chọn hệ qui chiếu như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động,

các lực tác dụng vào vật như hình vẽ,

Định luật II Newton:

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Chiếu lên trục Ox:  -F$_{ms}$ + F = ma (1)

Chiếu lên trục Oy: N – P = 0 => N = P

=> F$_{ms}$ = µN = µP = µ.mg (2)

thay (2) vào (1) => -µ.mg + F = ma => a

b/ vật trượt đều => a = 0 =>

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F{ms}}\] = 0

Chiếu lên Ox : -F$_{ms}$ + F = 0 => F$_{ms}$ = F

Chiếu lên Oy: N – P = 0 => N = P

F$_{ms}$ = µN = µP = µ.mg = F => µ = F/mg

c/ F = 0

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a’}\]

Chiếu lên Ox: -F$_{ms}$ = ma’ => a’ = -F$_{ms}$/m

Chiếu lên Oy: N – P = 0 => N = P

F$_{ms}$ = µN = µP = µ.mg => a’ = -µg

Rút gọn:

Vật chuyển động dưới tác dụng của lực theo phương ngang, chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật => phương trình định luật II Newton

F – F$_{ms}$ = ma => F – µ.mg = ma đây chính là phương trình bạn sẽ sử dụng để giải các bài tập liên quan tương tự, bạn muốn .

Quan trọng:

F$_{ms}$ = µN với N có bản chất là áp lực (lực nén của vật lên bề mặt tiếp xúc: điểm đặt tại mặt tiếp xúc phương vuông góc với mặt tiếp xúc, chiều ngược chiều với phản lực)

vậy tại sao các hình vẽ đều sử dụng phản lực mà không phải là áp lực?

–  khi áp dụng định luật II Newton ta chỉ xét các lực tác dụng vào vật m

– áp lực có điểm đặt tại bề mặt tiếp xúc không phải đặt vào vật m

=> ta phải xét phản lực do mặt tiếp xúc gây ra cho vật có điểm đặt tại vật m cùng phương ngược chiều có cùng độ lớn với áp lực.

xem thêm: Lực ma sát trượt, lực ma sát nghỉ, lực ma sát lăn

Một số bài toán vật lí trong diễn đàn vật lí phổ thông sử dụng phản lực Q khi biểu diễn về cơ bản N, Q, chỉ là kí hiệu còn bản chất của nó là lực nào bạn phải nắm rõ.

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

Chọn hệ qui chiếu và phân tích các lực tác dụng vào vật như hình vẽ

phương trình định luật II Newton

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy: N + Fsinα – P = 0 => N = P – Fsinα = mg – Fsinα

Chiếu lên Ox: Fcosα – F$_{ms}$ = ma

F$_{ms}$ = µN => F$_{ms}$ = µ(mg – Fsinα)

=> Fcosα – µ(mg – Fsinα) = ma => F(cosα + µsinα) – µmg = ma

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

a/ Chọn hệ qui chiếu và phân tích các lực như hình vẽ

trục Oy vuông góc với mặt phẳng nghiêng, trục Ox song song với mặt phẳng nghiêng

Phương trình định luật II Newton:

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy => N – Pcosα = 0 => N = Pcosα = mgcosα

F$_{ms}$ = µN = µ.mgcosα

Chiếu lên Ox: F + Psinα – F$_{ms}$ = ma => F + mgsinα – µ.mgcosα = ma

b/ Chọn hệ qui chiếu và phân tích các lực như hình vẽ

Phương trình định luật II Newton:

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy => N – Pcosα = 0 => N = Pcosα = mgcosα

F$_{ms}$ = µN = µ.mgcosα

Chiếu lên Ox: F – Psinα – F$_{ms}$ = ma => F – mgsinα – µ.mgcosα = ma

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

Chọn hệ qui chiếu và phân tích các lực như hình vẽ

Phương trình định luật II Newton:

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Phương trình định luật II Newton:

\[\vec{P}\] + \[\vec{N}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms}}\] = m\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy => N – Pcosα + Fsinβ = 0 => N = Pcosα – Fsinβ = mgcosα – Fsinβ

F$_{ms}$ = µN = µ(mgcosα – Fsinβ)

Chiếu lên Ox: Fcosβ – Psinα – F$_{ms}$ = ma

=> Fcosβ – mgsinα – µ.(mgcosα – Fsinβ) = ma

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

Chọn hệ qui chiếu và phân tích các lực tác dụng vào vật như hình vẽ

Đối với hệ vật ta phải xét định luật II Newton cho từng vật

Lưu ý: dây căng không giãn => T₁ = T₂ = T; a₁ = a₂ = a

vật m₁: \[\vec{P_1}\] + \[\vec{Q_1}\] + \[\vec{F}\] + \[\vec{F_{ms1}}\] + \[\vec{T}\] = m₁\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy: Q₁ – P₁ + Fsinα = 0 => Q₁ = m₁g + F.sinα

=> F$_{ms1}$ = µQ₁ = µ(m₁g + Fsinα)

Chiếu lên Ox: Fcosα – F$_{ms1}$ – T = m₁a

=> Fcosα – µ(m₁g + Fsinα) – T = m₁a (2)

Vật (2): \[\vec{P_2}\] + \[\vec{Q_2}\] + \[\vec{T}\] + \[\vec{F_{ms2}}\] = m₂\[\vec{a}\]

Chiếu lên Oy: Q₂ – P₂ = 0 => Q₂ = m₂g

=> F$_{ms2}$ = µQ₂ = µm₂g

Chiếu lên Ox: T – F$_{ms2}$ = m₂a => T – µm₂g = m₂a (2)

(1) + (2) => Fcosα – µ(m₁g + m₂g + Fsinα) = (m₁ + m₂)a

Hướng dẫn giải bài tập định luật Newton bằng phương pháp chiếu

\[\vec{F}\] = \[m\vec{a}\] = m\[\dfrac{\vec{v_2}-\vec{v_1}}{t}\]

Chiếu lên hệ qui chiếu đã chọn như hình vẽ lưu ý: v₂ = v₁ = v

F = m[v₂cosα – (-v₁cosα)]/t = 2m(vcosα)/t