Cộng đồng chia sẻ tri thức Doc24.vn

Chủ đề 14: Tính áp lực của vật tại điểm cao nhất của vòng cầu

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương vào ngày 2020-03-11 07:35:12

- Bước 1: Xác định véc tơ lực hướng tâm: Vẽ hình, Tìm tất cả các lực tác dụng vào vật chuyển động tròn, Tổng hợp các lực đó theo phương bán kính hướng vào tâm (Tổng hợp véc tơ hay dùng phương pháp chiếu) đó là lực hướng tâm.

- Bước 2: Viết biểu thức tính độ lớn lực hướng tâm theo m và aht

- Bước 3: Đồng nhất biểu thức lực và biểu thức độ lớn tìm ẩn số.

Cụ thể với bài toán tính áp lực vật tại điểm cao nhất của vòng cầu thì:

Cầu vồng lên: N = P – Fht = mg – maht = 0 xe bay khỏi mặt cầu, mặt dốc.

* Chuyển độngcủa xe đi vào khúc quanh:(mặt đường phải làm nghiêng) lực hướng tâm là hợp lực của phản lực N→ và trọng lực P→

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một xe có khối lượng m = 1 tấn chuyển động qua một chiếc cầu vồng nên với vận tốc v = 10 m/s. Bán kính cong của cầu R = 50 m. Tìm áp lực của xe nên cầu vồng tại :

a. Điểm cao nhất cầu.

b. Tại nơi bán kính cong hợp với phương thẳng đứng một góc 30°. Lấy g = 10 m/s2

Hướng dẫn:

Xe lên cầu với gia tốc a :

P→ + N→ = m.aht     (1)

Chiếu (1) nên bán kính ứng với vị trí của xe ta có:

Pcosα − N = maht

a. Tại điểm cao nhất A của cầu vồng : α = 0

b. Tại vị trí B ứng với α = 30° (hình vẽ)

Bài 2: Một ô tô , khối lượng 2,5 tấn chuyển động qua một cầu vượt với vận tốc không đổi là 54 km/h. Cầu vượt có dạng một cung tròn, bán kính 100 m. Tính áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất của cầu. Lấy g = 9,8 m/s2

Hướng dẫn:

Ta có:

R = 100 m

m = 2500 kg

v = 15 m/s

Tại điểm cao nhất lực ép của xe lên cầu là:

Bài 3: Một máy bay thực hiện vòng nhào lộn bán kính 400 m trong mặt phẳng đứng với vận tốc 540 km/h. Lây g = 10 m/s2

a. Tính lực do người lái có khối lượng 60kg nén lên ghế ngồi ở điểm cao nhất và thấp nhất của vòng nhào lộn ?

b. Vận tốc máy bay phải bằng bao nhiêu để người lái không nén lên ghế?

Hướng dẫn:

a. Ta có R = 400 m; v = 540 km/h = 150 m/s

Tại điểm cao nhất áp lực của người lái nén lên ghế ngồi là:

Tại điểm thấp nhất áp lực của người lái nén lên ghế ngồi là:

b. Để người lái xe không nén lên ghế thì:

Vậy 

Bài 4: Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 8 m, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc này, khối lượng cả xe và người là 80 kg. Lấy g = 9,8 m/s2 tính lực ép của xe lên vòng xiếc tại điểm cao nhất với vận tốc tại điểm này là v = 10 m/s.

Hướng dẫn:

Ta có:

R = 8 m

m = 80 kg

v = 10 m/s

Tại điểm cao nhất lực ép của xe lên vòng xiếc là:

Bài 5: Một ô tô khối lượng 2.5 tấn chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với vận tốc 54 km/h. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy g = 9,8 m/s2, bỏ qua ma sát. Hãy xác định áp lực của ô tô lên cầu khi đi qua điểm giữa cầu trong 2 trường hợp:

a. Cầu vồng xuống.

b. Cầu vồng lên.

Hướng dẫn:

m = 2500 kg

v = 54 km/h = 15 m/s

g = 9.8 m/s2

R = 50 m

a. Khi cầu vồng xuống thì áp lực của ô tô lên cầu là:

b. Khi cầu vồng lên thì áp lực của ô tô lên cầu là:

Lượt xem: 398