Câu 2.56 trang 30 SBT Vật lý 10 - Cánh diều: Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc xuống dốc...

Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc xuống dốc.

a. Gọi tên các lực tác dụng lên vận động viên và có độ lớn được cho trên hình 2.14.

b. Tính thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực tác dụng lên vận động viên.

c. Tính hợp lực theo phương mặt dốc tác dụng lên vận động viên và giải thích tại sao người đó đang xuống dốc nhanh dần.

d. Giải thích tại sao phản lực của mặt đất lên vận động viên không giúp tăng tốc của chuyển động.

e. Chứng tỏ rằng thành phần theo phương vuông góc với mặt dốc của trọng lực bằng phản lực của mặt đất lên vận động viên.

Lời giải chi tiết:

a. Các lực tác dụng lên vận động viên gồm:

- Trọng lực P = 350 N.

- Phản lực của mặt đất: N = 329 N

- Lực ma sát: F_ms = 60 N

b. Thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực:

Px = P . sinθ = 350 . sin20° = 119,7 (N)

c. Theo phương mặt dốc có thành phần P_x và lực ma sát tác dụng lên vận động viên.

Vì P_x > F_ms nên hợp lực theo phương mặt dốc có chiều hướng xuống dốc và có độ lớn:

F_x = P_x − F_ms = 119,7 − 60 = 59,7 (N)

Hợp lực theo phương mặt dốc cùng chiều chuyển động nên tạo ra gia tốc hướng xuống dọc theo mặt dốc, vì thế người đó trượt xuống nhanh dần.

d. Phản lực của mặt đất theo phương vuông góc với mặt dốc nên không có tác dụng đối với chuyển động dọc theo mặt dốc của vận động viên.

e. Vận động viên không chuyển động theo phương vuông góc với mặt dốc nên các lực tác dụng lên người đó theo phương này là các lực cân bằng.

Ta có thể kiểm tra được:

Py = P . cos20° = 329 (N) = N