Một vật có khối lượng 1 kg được giữ yên trên một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính. Biết α = 300. Cho g = 10 m/s2. Lực ép của vật lên mặt phẳng nghiêng là bao nhiêu?
Chất điểm chịu tác dụng của các lực:
+ Trọng lực \(\overrightarrow P \) có độ lớn P = mg = 1.10 = 10N
+ Lực căng dây \(\overrightarrow T \)
+ Phản lực \(\overrightarrow Q \)
Biểu diễn các lực tác dụng vào vật trên hình vẽ:
Phân tích \(\overrightarrow P = \overrightarrow {{P_1}} + \overrightarrow {{P_2}} \) với: \(\overrightarrow {{P_1}} \) song song với mặt phẳng nghiêng; \(\overrightarrow {{P_2}} \) vuông góc với mặt phẳng nghiêng.
Điều kiện cân bằng của chất điểm: \(\overrightarrow T + \overrightarrow Q + \overrightarrow {{P_1}} + \overrightarrow {{P_2}} = 0\)
Xét theo hai phương song song và vuông góc với mặt phẳng nghiêng: \(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow T + \overrightarrow {{P_1}} = 0\\\overrightarrow Q + \overrightarrow {{P_2}} = 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}T = {P_1}\\Q = {P_2}\end{array} \right.\)
Từ hình vẽ ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{P_1} = P.\sin \alpha \\{P_2} = P.\cos \alpha \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}T = {P_1} = P.\sin \alpha = 10.\sin 30 = 5N\\Q = {P_2} = P.\cos \alpha = 9,8.\cos 30 = 5\sqrt 3 N\end{array} \right.\)
Mà lực ép \(\overrightarrow N \) có độ lớn bằng \(\overrightarrow Q \Rightarrow N = 5\sqrt 3 N\)
Vật khối lượng m nằm trên ván nằm ngang. Nâng dần một đầu tấm ván lên, hỏi góc hợp bởi mặt phẳng ván và phương ngang phải bằng bao nhiêu thì vật bắt đầu trượt. Biết hệ số ma sát trượt là 0,577.
Các lực tác dụng vào vật: trọng lực \(\overrightarrow P \); phản lực \(\overrightarrow Q \); lực ma sát \(\overrightarrow {{F_{ms}}} \)
Biểu diễn các lực tác dụng lên vật như hình vẽ:
Để vật trượt trên tấm ván thì:
\({P_1} \ge {F_{ms}} \Leftrightarrow {P_1} \ge \mu N \Leftrightarrow P.\sin \alpha \ge \mu P.\cos \alpha \Rightarrow \dfrac{{\sin \alpha }}{{\cos \alpha }} \ge \mu \Leftrightarrow \tan \alpha \ge 0,577 \Rightarrow \alpha \ge {30^0}\)
Một vật nhỏ khối lượng m chuyển động theo trục Ox (trên một mặt ngang), dưới tác dụng của lực \(\vec F\) nằm ngang có độ lớn không đổi. Xác định gia tốc chuyển động của vật khi hệ số ma sát trượt trên mặt ngang bằng µt ?
- Các lực tác dụng lên vật: Lực kéo \(\vec F\), lực ma sát \({\vec F_{ms}}\), trọng lực \(\vec P\), phản lực \(\vec N\)
- Chọn hệ trục tọa độ: Ox nằm ngang, Oy thẳng đứng hướng lên trên.
- Phương trình định luật II Niu-tơn dưới dạng véc tơ:
\(\vec F + {\vec F_{ms}} + \vec P + \vec N = m.\overrightarrow a \) (1)
- Chiếu (1) lên trục Ox, Oy ta được:
\(\left\{ \begin{array}{l}F-{F_{ms}} = ma\\ - P + N = 0\;\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = \dfrac{{F-{F_{ms}}}}{m}\\P = N\end{array} \right.\)
Có: \({F_{ms}} = {\mu _t}.N = {\mu _t}.P = {\mu _t}.mg\)
→ Gia tốc chuyển động của vật: \(a = \dfrac{{F - {F_{ms}}}}{m} = \dfrac{{F - {\mu _t}.mg}}{m}\)
