Lực quán tính - Hệ quy chiếu phi quán tính

Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc.

$\overrightarrow {{F_{qt}}}  =  - m\overrightarrow a$

Trong đó:

     + $m$: khối lượng của vật $\left( {kg} \right)$

     + $a$: gia tốc của hệ quy chiếu chuyến động $\left( {m/{s^2}} \right)$

A, B, D - đúng

C - sai vì lực quán tính không có phản lực

Xét hệ quy chiếu phi quán tính gắn với toa xe, ta có:

Lò xo giãn ra => Lực đàn hồi cân bằng với lực quán tính

=> gia tốc của toa hướng theo chiều chuyển động của toa

=> $\overrightarrow a  \uparrow  \uparrow \overrightarrow v  \to$ toa tàu chuyển động nhanh dần

Khi một người đi thang máy, trọng lượng của người đó có thể tăng hoặc giảm

Ta có: Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc.

Các phương án

A, B, C - không phải là hệ quy chiếu phi quán tính do gia tốc bằng 0

D - là hệ quy chiếu phi quán tính vì khi xe bắt đầu chuyển bánh => xe chuyển động nhanh dần => có gia tốc

Ta có:

A. Thang máy sắp dừng lại khi đang chuyển động trở lên

=> thang máy chuyển động chậm dần đều đi lên

Trọng lượng biểu kiến của người đó: $P' = P - {F_{qt}} < P$

B. Thang máy sắp dừng lại khi đang chuyển động trở xuống

=> thang máy chuyển động chậm dần đều đi xuống

Trọng lượng biểu kiến của người đó: $P' = P + {F_{qt}} > P$

C. Thang máy đang chuyển động đều trở lên

Trọng lượng của người đó không thay đổi

D. Thang máy đang chuyển động đều trở xuống

Trọng lượng của người đó không thay đổi

=> Để trường hợp như đề bài xảy ra thì thang máy sắp dừng lại khi đang chuyển động trở xuống

Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy,

Ta có: vật có khối lượng $m = 200g = 0,2kg \to P = mg = 0,2.10 = 2N$

Lực kế chỉ $F = 1,6N < P = 2N \to$ thang máy đi xuống nhanh dần đều hoặc đi lên chậm dần đều với gia tốc a

+ Chọn hệ quy chiếu gắn vào xe A

+ Ta có, các lực tác dụng vào m

Vật m nằm cân bằng trên mặt phẳng của xe A nên:

$\begin{array}{l}{F_{dh}} = {F_{qt}} - {F_{m{\rm{s}}}} \leftrightarrow k\Delta l = ma - \mu mg\\ \to \Delta l = \frac{{ma - \mu mg}}{k} = \frac{{0,4.4 - 0,1.0,4.4}}{{50}} = 0,024m\end{array}$

Chọn hệ quy chiếu gắn với xe

Ta có:  

Từ hình, ta có:

$\begin{array}{l}\tan \alpha  = \frac{{{F_{qt}}}}{P} = \frac{{ma}}{{mg}} = \frac{a}{g}\\ \to a = g\tan {30^0} = 10.\frac{1}{{\sqrt 3 }} = 5,77\left( {m/{s^2}} \right)\end{array}$

Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy

Ta có:

Khi thang máy đi lên thẳng đều thì áp lực của vật lên sàn thang máy chính là trọng lực của vật: $N = P = mg = 40.10 = 400N$

Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy

Ta có:

Khi thang máy đi lên chậm dần đều: $\overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_{qt}}}  + \overrightarrow P  = \overrightarrow 0$

Chiếu theo phương thẳng đứng, ta có:

 $\begin{array}{l}N + {F_{qt}} - P = 0\\ \to N = P - {F_{qt}}\\ = mg - ma\\ = 40.10 - 40.3\\ = 280N\end{array}$

=> áp lực của vật lên sàn nhà:  $N = 280N$

Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy

Ta có:

Khi thang máy đi lên nhanh dần đều: $\overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_{qt}}}  + \overrightarrow P  = \overrightarrow 0$

Chiếu theo phương thẳng đứng, ta có:

 $\begin{array}{l}N - {F_{qt}} - P = 0\\ \to N = P + {F_{qt}}\\ = mg + ma\\ = 40.10 + 40.2\\ = 480N\end{array}$

=> áp lực của vật lên sàn nhà:  $N = 480N$

Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy

Khi thang máy đứt cáp treo và rơi tự do, áp lực của vật đó tác dụng lên sàn thang máy:

$\begin{array}{l}N = P - {F_{qt}}\\ = mg - mg = 0\end{array}$