Chủ đề 2. Lực và chuyển động

Một người có khối lượng 55,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 15,0 kg. Khi xuất phát, hợp lực tác dụng lên xe đạp là 200 N. Giả sử hợp lực tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính giá trị vận tốc của xe đạp sau 6,00 s.

Lần lượt tác dụng một lực có độ lớn không đổi F lên vật 1 có khối lượng ${\mathrm{m}}_1$ và vật 2 có khối lượng ${\mathrm{m}}_2$ thì thấy gia tốc của hai vật có độ lớn lần lượt là 5 m/${\mathrm{s}}^2$ và 10 m/${\mathrm{s}}^2$. Hỏi nếu tác dụng lực này lên vật 3 có khối lượng ${\mathrm{m}}_3$ = 2${\mathrm{m}}_1$ - 3${\mathrm{m}}_2$ thì độ lớn gia tốc của vật 3 bằng bao nhiêu?

Một viên bi được thả rơi tại độ cao 5,1 m so với mặt đất tại nơi có gia tốc trọng trường là 9,81 m/s². Trong quá trình chuyển động, viên bi chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Xác định vận tốc của viên bi ngay trước khi nó chạm đất.

Một người mua hàng đẩy giỏ xe ban đầu đứng yên bởi một lực có độ lớn không đổi F thì nhận thấy phải mất t giây để xe đạt được tốc độ v. Biết rằng ban đầu giỏ xe không chứa hàng hoá và khối lượng của xe khi đó là M. Khi người đó đặt thêm hàng hoá có khối lượng m = 0,8M trong giỏ xe, người này cần tác dụng lực F’ bằng bao nhiêu để xe cũng đạt được tốc độ v từ trạng thái nghỉ sau t giây?

Một xe lăn có khối lượng 50 kg đang đứng yên trên mặt sàn nằm ngang thì chịu tác dụng bởi một lực kéo không đổi theo phương ngang làm cho xe chuyển động từ đầu phòng đến cuối phòng trong khoảng thời gian 15 s. Nếu người ta đặt lên xe một kiện hàng thì nhận thấy thời gian chuyển động của xe lúc này là 25 s dưới tác dụng của lực trên. Bỏ qua mọi ma sát. Khối lượng của kiện hàng được đặt lên xe là bao nhiêu?

Một tàu chở hàng có tổng khối lượng là 4,0.${10}^8$ kg vận chuyển hàng hóa đến nơi tiếp nhận thì đột nhiên động cơ tàu bị hỏng, lúc này gió thổi tàu chuyển động thẳng về phía bãi đá ngầm với tốc độ không đổi 0,8 m/s. Khi tàu chỉ còn cách bãi đá ngầm một khoảng 1200 m thì gió ngừng thỏi, đồng thời động cơ cũng được sửa chữa xong và hoạt động lại. Tuy nhiên bánh lái của tàu bị kẹt và vì vậy, tàu chỉ có thể tăng tốc lùi thẳng ra xa khỏi bãi đá ngầm (hình vẽ). Biết lực do động cơ sinh ra có độ lớn 8,0.${10}^4$ N và lực cản xem như không đáng kể.
 
a) Tàu có va chạm với bãi đá ngầm không? Nếu vụ va chạm xảy ra thì lượng hàng hóa trên tàu có được an toàn không? Biết vỏ tàu có thể chịu được va đập ở tốc độ tối đa 0,45 m/s.
b) Lực tối thiểu do động cơ sinh ra phải bằng bao nhiêu để không xảy ra va chạm giữa tàu và bãi đá ngầm?

Một thiết bị vũ trụ có khối lượng 80,0 kg. Khi thiết bị này cất cánh từ bề mặt Mặt Trăng, lực nâng hướng thẳng đứng, lên khỏi bề mặt Mặt Trăng do động cơ tác dụng lên thiết bị là 500 N. Gia tốc rơi tự do trên bề mặt Mặt Trăng là 1,60 m/${\mathrm{s}}^2$. Hãy xác định
a) trọng lượng của thiết bị này khi ở trên Mặt Trăng.
b) tổng hợp lực nâng của động cơ và lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng lên thiết bị.
c) gia tốc của thiết bị khi cất cánh từ bề mặt Mặt Trăng.

Để tra đầu búa vào cán búa, nên chọn cách nào dưới đây? Giải thích tại sao.

 
a) Đập mạnh cán búa xuống đất như hình a.
b) Đập mạnh đầu búa xuống đất như hình b.

Mô tả và giải thích điều gì xảy ra đối với một hành khách ngồi trong ô tô ở các tình huống sau:
a) Xe đột ngột tăng tốc.
b) Xe phanh gấp.
c) Xe rẽ nhanh sang trái.

Giải thích tại sao: Khi đặt cốc nước lên tờ giấy mỏng, giật nhanh tờ giấy ra khỏi đáy cốc thì cốc vẫn đứng yên. 

Một xe bán tải khối lượng 2,5 tấn đang di chuyển trên cao tốc với tốc độ 90 km/h. Các xe cần giữ khoảng cách an toàn so với xe phía trước 70 m. Khi xe đi trước có sự cố và dừng lại đột ngột. Hãy xác định lực cản tối thiểu để xe bán tải có thể dừng lại an toàn.

Cho một vật có khối lượng 10 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang. Một người tác dụng một lực 30 N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn có giá trị 0,2. Lấy giá trị của gia tốc trọng trường là 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$. Tính gia tốc của vật.

Xét trường hợp con ngựa kéo xe như hình bên. Khi ngựa tác dụng một lực kéo lên xe, theo định luật III Newton sẽ xuất hiện phản lực có cùng độ lớn nhưng ngược hướng so với lực kéo. Vậy tại sao xe vẫn chuyển động về phía trước? Giải thích. 

Một người kéo dây để giữ thùng hàng như hình vẽ. Trên hình đã biểu diễn hai lực. 

a) Chỉ ra lực còn lại tạo thành cặp lực - phản lực theo định luật III Newton với mỗi lực này. Nêu rõ vật mà lực đó tác dụng lên, hướng của lực và loại lực. 
b) Biểu diễn các lực tác dụng lên thùng hàng.
c) Biểu diễn các lực tác dụng lên người.

Một chất điểm khối lượng m = 500 g trượt trên mặt phẳng nằm ngang dưới tác dụng của lực kéo theo phương ngang. Cho hệ số ma sát μ = 0,4, lấy g = 10 m/${\mathrm{s}}^2$. Đồ thị vận tốc - thời gian của chất điểm như hình vẽ. Xác định giá trị của lực kéo trên mỗi giai đoạn OA, OB và BC.

Một vật có khối lượng M = 33 kg được đẩy trên mặt không ma sát bằng 1 thanh sắt có khối lượng m = 3,2 kg. Vật chuyển động (từ trạng thái đứng yên) một đoạn 77 cm trong thời gian 1,7 s với gia tốc không đổi. 

a) Hãy chỉ ra các cặp lực - phản lực theo phương ngang.
b) Tay sẽ phải tác dụng lên thanh một lực bằng bao nhiêu?
c) Thanh sắt đẩy vật với một lực bằng bao nhiêu?
d) Hợp lực tác dụng lên thanh sắt bằng bao nhiêu?

Một thùng hàng trọng lượng 500 N đang trượt xuống dốc. Mặt dốc tạo với phương ngang một góc ${30}^0$. Chọn hệ tọa độ vuông góc xOy sao cho trục Ox theo hướng chuyển động của thùng.
a) Vẽ giản đồ vectơ lực tác dụng lên thùng.
b) Tính các thành phần của trọng lực theo các trục tọa độ vuông góc.
c) Giải thích tại sao lực pháp tuyến của dốc lên thùng hàng không có tác dụng kéo thùng hàng xuống đốc?
d) Xác định hệ số ma sát trượt giữa mặt dốc và thùng hàng nếu đo được gia tốc chuyển động của thùng là 2 m/${\mathrm{s}}^2$. Bỏ qua ma sát của không khí lên thùng. 

Đặt một vật nằm yên trên một tấm ván ban đầu nằm ngang có một đầu gắn vào bản lề quay được. Nâng chậm đầu còn lại của tấm ván lên cao, ta thấy lúc đầu vật vẫn nằm yên trên mặt phẳng nghiêng và khi nâng tấm ván tới một góc nghiêng ${\mathrm{\alpha }}_0$ nào đó thì vật bắt đầu trượt. Lặp lại thí nghiệm nhiều lần, ta vẫn thu được kết quả trên. Hãy giải thích hiện tượng xảy ra.

Lực kéo mỗi tàu có độ lớn 6500 N và góc giữa hai dây cáp là ${30}^0$.

a) Biểu diễn các lực kéo của mỗi tàu và hợp lực tác dụng vào tàu chở hàng.
b) Tính độ lớn hợp lực của hai lực kéo.
c) Nếu góc giữa hai dây cáp bằng ${90}^0$ thì hợp lực của hai lực kéo có phương, chiều và độ lớn như thế nào? 

Một quả bóng bàn đang rơi. Có hai lực tác dụng vào quả bóng: trọng lực P = 0,04 N theo phương thẳng đứng hướng xuống và lực đẩy của gió theo phương ngang ${\mathrm{F}}_{\mathrm{đ}}$ = 0,03 N như hình vẽ. Xác định độ lớn và hướng của hợp lực F. 

Một vật có trọng lượng 17 N được treo vào một vòng nhẫn O. Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB. Biết dây OA nằm ngang còn dây OB hợp với phương thẳng đứng góc 45°. Tìm lực căng dây OA và OB.

Người ta treo một cái đèn trọng lượng P = 11 N vào một giá đỡ gồm hai thanh cứng nhẹ AB và AC như hình vẽ. Biết rằng α = ${60}^0$ và g = 10 m/${\mathrm{s}}^2$. Hãy xác định độ lớn của lực mà bóng đèn tác dụng lên thanh AB và AC. 

Một thùng hàng trọng lượng 300 N đang trượt xuống dốc. Mặt dốc tạo với phương ngang một góc ${30}^0$. Chọn hệ toạ độ vuông góc xOy sao cho trục Ox theo hướng chuyển động của thùng. Lấy g = 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$.
a) Tính các thành phần của trọng lực theo các trục toạ độ vuông góc.
b) Giải thích tại sao lực pháp tuyến của dốc lên thùng hàng không có tác dụng kéo thùng hàng xuống dốc? 
c) Xác định hệ số ma sát trượt giữa mặt dốc và thùng hàng nếu đo được gia tốc chuyển động của thùng là 1,50 m/${\mathrm{s}}^2$. Bỏ qua lực cản của không khí lên thùng. 

Đặt tại hai đầu thanh AB dài 60 cm hai lực song song cùng chiều và vuông góc với AB. Lực tổng hợp F được xác định đặt tại O cách A một khoảng 15 cm và có độ lớn 24 N như hình vẽ. Tính độ lớn của lực ${\mathrm{F}}_1$.

Một người đẩy máy cắt cỏ có khối lượng 15,0 kg di chuyển với một lực có độ lớn không đổi bằng 60,0 N theo phương của giá đẩy như hình vẽ. Biết góc tạo bởi giá đây và phương ngang là ${45}^0$. 

a) Tìm độ lớn của lực đẩy theo phương ngang và phương thẳng đứng. 
b) Nếu từ trạng thái nghỉ, người này tác dụng lực để tăng tốc cho máy đạt tốc độ 1,2 m/s trong 3 s thì độ lớn lực ma sát trong giai đoạn này là bao nhiêu? 

Chọn phát biểu đúng.
A. Mômen lực tác dụng lên vật là đại lượng vô hướng.
B. Mômen lực đối với một trục quay được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
C. Mômen lực là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của lực.
D. Đơn vị của mômen lực là N/m.

Mômen lực đối với một trục quay là đặc trưng cho tác dụng
A. làm vật chuyển động tịnh tiến.                     
B. làm quay vật.
C. vừa làm vật quay vừa chuyển động tịnh tiến.             
D. làm vật cân bằng.

Trên hai đĩa của một cân thăng bằng, người ta đặt hai đồng hồ cát giống hệt nhau có cùng trọng lượng. Cân ở trạng thái cân bằng, người ta nhanh tay lật ngược một trong hai đồng hồ cát, hiện tượng xảy ra tiếp theo là
A. cân bên đồng hồ cát bị lật sẽ nghiêng xuống.
B. cân bên đồng hồ cát không bị lật sẽ nghiêng xuống.
C. cân vẫn thăng bằng.
D. cân bị nghiêng về phía đồng hồ cát không bị lật, sau khi cát chảy hết thì cân nghiêng về phía còn lại.

Xác định mômen do lực F có độ lớn 10 N tác dụng vuông góc lên cờ lê để làm xoay bu lông. Biết cờ lê có chiều dài 15 cm và khoảng cách từ điểm đặt của lực đến bu lông vào cỡ 11 cm. 

Một bu lông nối khung chính và khung sau của xe đạp leo núi cần moment lực 15 N.m để siết chặt. Nếu bạn có khả năng tác dụng lực 40 N lên cờ lê theo một hướng bất kì thì chiều dài tối thiểu của cờ lê để tạo ra moment lực cần thiết bằng bao nhiêu?

Tác dụng các lực F có độ lớn như nhau vào cùng một vị trí trên nhưng khác hướng như hình vẽ. Trường hợp nào mômen của lực F có tác dụng làm quay vật quanh O là lớn nhất, nhỏ nhất? Giải thích.

Một xe cẩu có chiều dài cần trục l = 20m bám nghiêng ${30}^0$ so với phương thẳng. Đầu cần trục có treo một thùng hàng nặng 2 tấn như hình vẽ. Xác định mômen lực do thùng hàng tác dụng lên đầu cần trục đối với trục quay đi qua đầu còn lại của cần trục gắn với thân máy. Lấy g = 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$. 

Biển quảng cáo của một quán cà phê được treo cân bằng nhờ một dây nằm ngang và dây còn lại hợp với trần một góc α như hình vẽ. Giữ cho một dây luôn căng và có phương nắm ngang, thay đổi vị trí và độ dài dây treo trên trần. 

a) Xác định điều kiện góc α để hệ có thể cân bằng.
b) Biển quảng cáo có trọng lượng là P, tính lực căng trên hai dây treo. 

Cho biết người chị (bên phải) có trọng tượng ${\mathrm{P}}_2$ = 300 N, khoảng cách ${\mathrm{d}}_2$ = 1 m, còn người em có trọng lượng ${\mathrm{P}}_1$ = 200 N. Khoảng cách ${\mathrm{d}}_1$ phải bằng bao nhiêu để bập bênh cân bằng? 

Một chiếc xe đẩy chuyển vật liệu có cấu tạo như hình vẽ. Tổng khối lượng vật liệu và xe là 80 kg. Áp dụng quy tắc mômen, tính lực nâng đặt vào tay cầm để giữ xe thăng bằng. Lấy g = 9,8 m/${\mathrm{s}}^2$. 

Để nhổ một cây đinh ghim vào bàn tạo thành một góc ${30}^0$ so với phương thẳng đứng, ta tác dụng lực F = 160 N theo phương vuông góc với cán búa như hình. Búa có thể quay quanh trục quay vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại điểm O, khoảng cách từ điểm đặt tay đến trục quay là 30 cm và khoảng cách từ đầu đỉnh đến trục quay là 5 cm. Xác định lực do búa tác dụng lên đinh. 

Một con tàu vượt biển lớn bị mắc cạn gần đường bờ biển (tương tự trường hợp của tàu Costa Concordia vào ngày 13/01/2012 tại Ý) và nằm nghiêng ở một góc như hình vẽ. Người ta đã sử dụng các  tàu cứu hộ để gây ra một lực F = 5,0.${10}^5$ N tác dụng vào điểm A của tàu theo phương ngang để giúp tàu thẳng đứng trở lại. Xác định mômen lực của lực tác dụng này tương ứng với trục quay đi qua điểm tiếp xúc của tàu với mặt đất.

Ta cần tác dụng một mômen ngẫu lực 12 N.m để làm quay bánh xe như hình vẽ. Xác định độ lớn lực tác dụng vào bánh xe ở hình a và hình b. Từ đó, hãy cho biết trường hợp nào sẽ có lợi hơn về lực. 

Hình vẽ mô tả cấu trúc bên trong của một cánh tay người đang giữ một vật có trọng lượng 60 N. Búi cơ cung cấp một lực hướng lên. Lực của búi cơ có tác dụng làm cẳng tay quay ngược chiều kim đồng hồ quanh trục quay là khớp khuỷ tay. Tay sẽ giữ được vật nếu mômen của lực tác dụng bởi búi cơ bằng với mômen lực gây ra bởi trọng lượng của vật đối với khớp khuỷu tay. Hãy xác định độ lớn của lực sinh ra bởi búi cơ. 

Một người đang gánh lúa như hình bên. Hỏi vai người đặt ở vị trí nào trên đòn gánh để đòn gánh có thể nằm cân bằng trong quá trình di chuyển? Biết khối lượng hai bó lúa lần lượt là ${\mathrm{m}}_1$ = 9 kg; ${\mathrm{m}}_2$ = 7 kg và chiều dài đòn gánh là 1,5 m. Xem như điểm treo hai bó lúa sát hai đầu đòn gánh và bỏ qua khối lượng đòn gánh. 

An và Bình đang khiêng một thùng hàng khối lượng 30 kg bằng một đòn tre dài 2,2 m như hình. Hỏi phải treo thùng hàng ở điểm nào để lực đè lên vai Bình lớn hơn lực đè lên vai An 80 N? Bỏ qua khối lượng của đòn tre. 

Một tấm ván nặng 240 N được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm ván cách điểm tựa A 2,4 m và cách điểm tựa B 1,2 m. Tìm lực mà tấm ván tác dụng lên điểm tựa A và B.