Phương pháp giải các dạng bài tập động lực học chất điểm (đầy đủ)

PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

( ĐẦY ĐỦ)

Chủ đề 1. LỰC –TỔNG HỢP LỰC  - CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM VÀ PHÂN TÍCH LỰC 

Chủ đề 1.1. LỰC –TỔNG HỢP LỰC

1. Lực: được biểu diễn bằng một mũi tên (véc –tơ )

    * Gốc mũi tên là điểm đặt của lực.                                             

    * Phương và chiều của mũi tên là phương và chiều của lực.

    * Độ dài của mũi tên biểu thị độ lớn của lực theo một tỷ lệ xích nhất định. 

 2. Tổng hợp lực: 

là thay thế hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bởi một lực 

sao cho tác dụng vẫn không thay đổi.   

    * Lực thay thế gọi là hợp lực.                    

    * Phương pháp tìm hợp lực gọi là tổng hợp lực. 

BÀI TẬP TỔNG HỢP LỰC 

LOẠI 1: TỔNG HỢP HAI LỰC 

   - sử dụng quy tắc hình bình hành 

   - sử dụng quy tắc 2 lực cùng phương cùng chiều 

   - sử dụng quy tắc 2 lực cùng phương ngược chiều 

LOẠI 2: TỔNG HỢP 3 LỰC \(\overrightarrow{F_{1}},\overrightarrow{F_{2}},\overrightarrow{F_{3}}\)

BƯỚC 1: lựa 2 cặp lực theo thứ tự ưu tiên cùng chiều hoặc ngược chiều or vuông góc tổng hợp chúng thành 1 

lực tổng hợp \(\overrightarrow{F_{12}}\) 

BƯỚC 2: tiếp tục tổng hợp lực tổng hợp \(\overrightarrow{F_{12}}\) trên với lực \(\overrightarrow{F_{3}}\) còn lại cho ra được lực tổng hợp cuối cùng \(\overrightarrow{F}\) 

Phương pháp: theo quy tắc hình bình hành 

    * \(F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}.F_{2}cos\alpha }\)      

    * \(F_{min}=\begin{vmatrix} F_{1}-F_{2} \end{vmatrix}\leq F\leq F_{1}+F_{2}=F_{max}\) 

Bài 1: Cho 2 lực \(F_{1}=6N;F_{2}=8N\). Tìm độ lớn hợp lực của \(\overrightarrow{F}\) của \(\overrightarrow{F_{1}}\) và \(\overrightarrow{F_{2}}\); vẽ hình \(\overrightarrow{F_{1}}\); \(\overrightarrow{F_{2}}\) và trong các trường hợp góc kẹp giữa hai lực bằng:

a. \(\alpha =0^{0}\)       b. \(\alpha =180^{0}\)        c. \(\alpha =90^{0}\)        d. \(\alpha =120^{0}\)        e. \(\alpha =60^{0}\)        f. \(\alpha =30^{0}\)

Bài 2: Cho 3 lực đồng phẳng như hình vẽ, tìm độ lớn của hợp lực  F ; vẽ hình .

a. \(F_{1}=1N;F_{2}=3N;F_{3}=5N\)

b. \(F_{1}=7N;F_{2}=4N;F_{3}=3N\)

c. \(F_{1}=F_{2}=F_{3}=\sqrt{3}N\); các góc đều bằng 120⁰ .

Bài 3: Hai lực \(F_{1}=9N;F_{2}=4N\) cùng tác dụng vào một vật. Hợp lực của 2 lực là :

A. 2N                        B. 4N                            C. 6N                         D. 15N

 Chủ đề 1.2. SỰ CÂN BẰNG LỰC  (kiểm tra thường hỏi dạng này)

a. Các lực cân bằng : là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.

b. Điều kiện cân bằng của chất điểm :

BÀI TẬP CÂN BẰNG LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Bài 4: Chất điểm chịu tác dụng của 3 lực đồng phẳng cân bằng như hình vẽ.  Tìm độ lớn của lực \(\overrightarrow{F_{3}}\), vẽ hình.

  a. \(F_{1}=F_{2}=5N\)        b. \(F_{1}=60N;F_{2}=80N\)         c. \(F_{1}=F_{2}=21N\)        d. \(F_{1}=F_{2}=\sqrt{3}N\)

  ĐS:

   a. \(5\sqrt{2}\)N       b. \(20\sqrt{7}\)N       c. 21N       d. 3N 

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BÀI TẬP

Đường ngang - Lực ngang.

1. Một xe khối lượng 1 tấn, chuyển động thẳng nhanh dần đều trên đường ngang với gia tốc 1m/s². Biết g = 10m/s² và \(\mu\) = 0,02.

a. Tính lực ma sát.             

b. Tính lực kéo.                 

ĐS: 1200N .

2. Một ô –tô khối lượng 1tấn, chuyển động trên đường ngang. Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là \(\mu\) = 0,1. Lấy g = 10m/s², tính lực kéo của động cơ nếu :

a. Xe chuyển động thẳng đều.     

b. Xe khởi hành sau 10s đi được 100m.             

ĐS: 1000N; 3000N .

3. Kéo đều một tấm bê tông khối lượng 12000kg trên mặt đất, lực kéo theo phương ngang có độ lớn 54 000N. Tính hệ số ma sát? (g = 10m/s²).                                                                                            

ĐS: 0,45 .

4. Một vật khối lượng 2kg chuyển động thẳng đều trên mặt sàn nằm ngang. Lực kéo tác dụng lên vật theo phương ngang là 4N. Lấy g = 10m/s², tìm hệ số ma sát?                                                         

ĐS: 0,2 .

5. Một xe đang chuyển động với vận tốc 72km/h thì hãm phanh. Xe còn đi được 40m thì dừng hẳn. Lấy g = 10m/s². Tính gia tốc của xe và hệ số ma sát giữa xe và mặt đường .                                              

ĐS: -5m/s²; 0,5 .          

6. Một xe đang chuyển động với vận tốc 36km/h thì tắt máy. Tính thời gian và quãng đường xe đi thêm được cho đến khi dừng lại? Lấy g =10m/s² và \(\mu\) = 0,02.                                                                   

ĐS: 50s ; 250m .

7. Một xe đang chuyển động thì tắt máy rồi đi thêm được 250m nữa thì dừng lại. Biết hệ số ma sát là 0,02 và g = 10m/s². Tính vận tốc của xe lúc bắt đầu tắt máy?                                                                   

ĐS: 10m/s .

8. Một ô –tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72km/h thì tài xế tắt máy. ( g = 10m/s²).

  a. Nếu tài xế không thắng thì xe đi thêm được 100m nữa thì dừng lại. Tìm lực ma sát.

  b. Nếu tài xế đạp thắng thì xe chỉ đi được 25m nữa thì dừng lại. Giả sử khi đạp thắng bánh xe chỉ trượt mà không lăn. Tìm lực thắng

  c. Nếu tài xế đạp thắng thì xe chỉ đi được 25m nữa thì dừng lại. Giả sử khi đạp thắng bánh xe vẫn còn lăn. Tìm lực lực thắng

  ĐS: 4000N; 16000N; 12000N .    

9. Một xe lăn, khi được đẩy bởi một lực F = 20 N nằm ngang thì chuyển động thẳng đều. Khi chất lên xe một kiện hàng khối lượng 20kg thì phải tác dụng một lực F’ = 60 N nằm ngang thì xe mới chuyển động thẳng đều. Tìm hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường( g = 10m/s²).                                                                                       ĐS: 0,2.

10. Một người đẩy một cái thùng có khối lượng 50kg trượt đều trên sàn nằm ngang với một lực F = 200N (g = 10m/s²).

  a. Tìm hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt sàn.   

  b. Bây giờ người ta không đẩy thùng nữa, hỏi thùng sẽ chuyển động như thế nào?               

ĐS: 0,4 ; – 4 m/s².

11. Một ô –tô có khối lượng 1,5 tấn , chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 2m/s². Hệ số ma sát lăn giữa xe và mặt đường là 0,02 . Cho g = 10m/s².

 a. Tính lực phát động của động cơ xe.             

 b. Để xe chuyển động thẳng đều thì lực phát động phải bằng bao nhiêu?

 c. Tài xế tắt máy, lực phát động bây giờ là bao nhiêu? Xe chuyển động như thế nào?        

ĐS: F₁ = 3300N; F₂ = 300N; F₃ = 0 ; a = – 0,2m/s².

12. Một xe có khối lượng 4 tấn đang chạy với vận tốc  36km/h thì tài xế thấy một chướng ngại vật cách xe 10m nên đạp thắng.

  a. Trời khô, lực thắng bằng 22 000N, hỏi có xảy ra tai nạn không? Nếu không, thì xe dừng lại cách vật bao xa?

  b. Trời mưa đường ướt nên lực thắng chỉ còn 8 000N, tính vận tốc của xe lúc chạm vào vật? 

ĐS: 0,9m; 7,7m/s.

DẠNG BÀI TẬP VỀ MẶT PHẲNG NGHIÊNG

\(sin\alpha =\frac{h}{l};cos\alpha =\frac{\sqrt{l^{2}-h^{2}}}{l}\)

phân tích \(\overrightarrow{P}\) làm hai phần \(\overrightarrow{P_{\parallel }}\) và \(\overrightarrow{P_{\perp }}\)

1. Thành phần: \(P_{x}=P_{\parallel }=Psin\alpha\) có tác dụng kéo vật xuống.

2. Thành phần: \(N=P_{y}=P_{\perp }=Pcos\alpha\) có tác dụng tạo áp lực.

3. Vật đi xuống: lực ma sát hướng lên và ngược lại: \(F_{ms}=\mu N=\mu P.cos\alpha =\mu mgcos\alpha\)