Một người kéo xe hàng trên mặt sàn nằm ngang, lực nào?

Trả lời nhanh

Lực làm người chuyển động về phía trước là lực của mặt đất tác dụng lên chân người (lực ma sát nghỉ hướng về phía trước). Lực người kéo xe chỉ tác dụng lên xe, còn xe kéo ngược lại người một lực hướng về phía sau. Chân đẩy đất ra sau thì đất đẩy người ra trước, theo định luật III Newton.

Đề bài và hướng xử lí

Đề thường hỏi: “Một người kéo xe hàng trên mặt sàn nằm ngang. Lực tác dụng lên người để làm người chuyển động về phía trước là lực nào?” Bốn phương án thường là bốn lực khác nhau trong tình huống này: lực người tác dụng lên xe, lực xe tác dụng lên người, lực người tác dụng lên mặt đất, lực mặt đất tác dụng lên người.

Cách làm gọn: chỉ xét các lực đặt lên người, rồi chọn lực nằm ngang hướng về phía trước.

Các lực nằm ngang đặt lên người

Lực	Đặt lên vật nào	Hướng
Lực xe (dây kéo) tác dụng lên người	Người	Về phía sau (cản người)
Lực mặt đất tác dụng lên chân người (ma sát nghỉ)	Người	Về phía trước

Chỉ có lực của mặt đất hướng về phía trước. Vì vậy đây là lực làm người chuyển động tiến lên.

Giải thích bằng định luật III Newton

Chân người đẩy mặt đất về phía sau (lực tác dụng).
Mặt đất đẩy chân người về phía trước (phản lực), cùng độ lớn, ngược hướng, đặt lên hai vật khác nhau.
Phản lực này là lực ma sát nghỉ, nó chính là ngoại lực nằm ngang làm người tăng tốc hoặc giữ vận tốc không đổi.

Mẹo nhớ: “Muốn vật nào chuyển động thì phải có lực từ vật khác đặt lên chính vật đó.” Người không thể tự kéo mình đi bằng lực do mình sinh ra.

Loại trừ từng lực còn lại

Lực người tác dụng lên xe: đặt lên xe, không đặt lên người, nên không làm người chuyển động. Nó làm xe chuyển động.
Lực xe tác dụng lên người: là phản lực của lực kéo, hướng ra sau nên cản người chứ không giúp người tiến.
Lực người tác dụng lên mặt đất: đặt lên mặt đất, không đặt lên người. Nó chỉ là “nửa còn lại” của cặp lực với lực ma sát nghỉ.
Lực mặt đất tác dụng lên chân người: đặt lên người, hướng ra trước. Đây là đáp án đúng.

Điều kiện để người và xe chuyển động

Gọi F_msn là ma sát nghỉ từ đất lên người, T là lực kéo của xe lên người (độ lớn bằng lực người kéo xe).

Người tăng tốc khi F_msn > T.
Người đi đều khi F_msn = T.
Xe tăng tốc khi lực kéo lên xe lớn hơn lực cản của mặt sàn lên xe.

Nếu đứng trên mặt băng rất trơn, chân trượt và F_msn rất nhỏ nên người không thể kéo xe. Điều này cho thấy ma sát nghỉ có ích trong việc đi lại.

Lỗi sai thường gặp

Chọn “lực người kéo xe” vì nghĩ người làm gì thì lực đó làm người chuyển động. Thực ra lực này đặt lên xe.
Cho rằng lực và phản lực triệt tiêu nhau nên không vật nào chuyển động. Hai lực này đặt lên hai vật khác nhau nên không cân bằng nhau.
Quên rằng ma sát nghỉ có thể là lực phát động (hướng cùng chiều chuyển động).

Bài luyện tập

Bài 1. Người kéo xe chuyển động thẳng đều với lực kéo 150 N. Bỏ qua lực cản không khí lên người. Tính lực ma sát nghỉ do mặt đất tác dụng lên người.

Đáp án: Người chuyển động đều nên F_msn = T = 150 N, hướng về phía trước.

Bài 2 (ví dụ tự đặt). Người nặng 60 kg kéo xe nặng 40 kg trên sàn ngang. Lực cản của sàn lên xe là 50 N, người không chịu lực cản nào khác. Cả hệ tăng tốc 0,5 m/s². Tính F_msn lên người.

Đáp án: Xét hệ người và xe, ngoại lực nằm ngang gồm F_msn (ra trước) và 50 N (ra sau). F_msn − 50 = (60 + 40)·0,5 = 50, suy ra F_msn = 100 N.

Bài 3. Vì sao người đi trên sàn nhà ướt, trơn lại dễ ngã hoặc đi chậm?

Đáp án: Sàn trơn làm ma sát nghỉ cực đại giảm. Mặt đất không tạo được phản lực ngang đủ lớn nên chân dễ trượt.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao lực người kéo xe không làm người chuyển động?

Vì lực đó đặt lên xe, không đặt lên người. Muốn biết vật nào chuyển động ra sao, ta chỉ xét các lực đặt lên chính vật đó.

Lực mặt đất tác dụng lên chân người là lực gì?

Đó là lực ma sát nghỉ. Nó là phản lực của lực chân người đẩy mặt đất về phía sau, nên hướng về phía trước.

Lực xe kéo người và lực người kéo xe có cân bằng nhau không?

Không. Hai lực này cùng độ lớn, ngược hướng nhưng đặt lên hai vật khác nhau (người và xe) nên không thể triệt tiêu nhau.

Người có thể kéo xe trên mặt băng trơn không?

Rất khó, vì ma sát nghỉ giữa chân và mặt băng nhỏ nên mặt băng không đẩy người về phía trước đủ mạnh, chân bị trượt.