Người ta đẩy một cái thùng có khối lượng 55kg bằng lực 220 N
Lớp 10Vật lí

Người ta đẩy một cái thùng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N: tính gia tốc

Trả lời nhanh

Thùng 55 kg đẩy ngang bằng lực 220 N, hệ số ma sát trượt 0,35, lấy g = 9,8 m/s², chuyển động với gia tốc a ≈ 0,57 m/s². Cách tính: lực ma sát Fms = μmg = 0,35 × 55 × 9,8 = 188,65 N; hợp lực = 220 − 188,65 = 31,35 N; gia tốc a = 31,35 : 55 ≈ 0,57 m/s². Nếu lấy g = 10 m/s² thì a = 0,5 m/s².

Đề bài

Người ta đẩy một cái thùng có khối lượng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N làm thùng chuyển động trên mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt phẳng là 0,35. Tính gia tốc của thùng. Lấy g = 9,8 m/s².

Phân tích lực

Thùng chịu bốn lực tác dụng:

  • Trọng lực P hướng xuống, độ lớn P = mg.
  • Phản lực N của mặt phẳng hướng lên. Vì thùng không chuyển động theo phương thẳng đứng nên N = P.
  • Lực đẩy F nằm ngang, cùng chiều chuyển động.
  • Lực ma sát trượt Fms nằm ngang, ngược chiều chuyển động, Fms = μN.

Lời giải chi tiết

  1. Chọn trục: trục Ox nằm ngang theo chiều chuyển động, trục Oy thẳng đứng hướng lên.
  2. Phương Oy: N − P = 0, suy ra N = mg = 55 × 9,8 = 539 N.
  3. Lực ma sát: Fms = μN = 0,35 × 539 = 188,65 N.
  4. Định luật II Newton theo phương Ox: F − Fms = ma.
  5. Gia tốc: a = (F − Fms) : m = (220 − 188,65) : 55 = 31,35 : 55 ≈ 0,57 m/s².

Kết luận: thùng chuyển động nhanh dần đều với gia tốc khoảng 0,57 m/s².

Nếu lấy g = 10 m/s²

Nhiều đề cho g = 10 m/s². Khi đó N = 550 N, Fms = 0,35 × 550 = 192,5 N và a = (220 − 192,5) : 55 = 0,5 m/s². Hai kết quả chênh nhau chút ít do cách lấy g, em luôn dùng giá trị g mà đề bài yêu cầu.

Ý nghĩa của kết quả

Gia tốc nhỏ vì lực đẩy chỉ lớn hơn lực ma sát khoảng 31 N, tức hợp lực còn lại rất nhỏ so với 220 N. Nếu lực đẩy bằng đúng 188,65 N thì thùng chuyển động thẳng đều; nhỏ hơn thì thùng chậm dần (nếu đang trượt) hoặc đứng yên (nếu chưa chuyển động).

Lỗi sai thường gặp

  • Tính a = F : m = 220 : 55 = 4 m/s², bỏ quên ma sát.
  • Tính lực ma sát bằng μ × F thay vì μ × N. Ma sát phụ thuộc áp lực lên mặt tiếp xúc, ở đây N = mg.
  • Quên đổi hướng khi trừ: lực ma sát ngược chiều chuyển động nên phải lấy F − Fms.

Bài tập mở rộng

  1. Đề: Sau khi đẩy từ trạng thái nghỉ được 5 s, thùng có vận tốc và đi được quãng đường bao nhiêu? (a = 0,57 m/s²)
    Đáp án: v = at = 0,57 × 5 = 2,85 m/s; s = ½at² = ½ × 0,57 × 25 ≈ 7,1 m.
  2. Đề: Cần đẩy với lực bao nhiêu để thùng trượt thẳng đều?
    Đáp án: F = Fms = 188,65 N.
  3. Đề: Nếu mặt sàn nhám hơn với μ = 0,45 và vẫn đẩy bằng lực 220 N thì thùng có trượt không?
    Đáp án: Fms = 0,45 × 539 ≈ 242,6 N lớn hơn 220 N, nên thùng không trượt (đứng yên), a = 0.

Câu hỏi thường gặp

Gia tốc của thùng 55 kg bị đẩy bằng lực 220 N là bao nhiêu?

Khoảng 0,57 m/s² khi lấy g = 9,8 m/s² và μ = 0,35; nếu lấy g = 10 m/s² thì a = 0,5 m/s².

Công thức tính lực ma sát trượt là gì?

F_ms = μN, trong đó N là phản lực của mặt phẳng; trên mặt phẳng ngang N = mg.

Vì sao phải trừ lực ma sát khi tính gia tốc?

Vì lực ma sát ngược chiều chuyển động nên làm giảm hợp lực; theo định luật II Newton, a = (F − F_ms) / m.

Thùng chuyển động thẳng đều khi nào?

Khi lực đẩy bằng lực ma sát trượt (ở bài này là 188,65 N), hợp lực bằng 0.

Bài học liên quan