Một đầu tàu có khối lượng 50 tấn được nối với hai toa, mỗi toa có khối lượng 20 tấn

Bài 24: Chuyển động của hệ vật

Bài 2 (trang 109 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một đầu tàu có khối lượng 50 tấn được nối với hai toa, mỗi toa có khối lượng 20 tấn. Đoàn tàu bắt đầu chuyển động với gia tốc a = 0,2m/s². Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và đường ray là 0,05. Hãy tính:

a) Lực phát động tác dụng lên đoàn tàu.

b) Lực căng ở những chỗ nối toa.

Lời giải:

a) Vì đường ngang nên độ lớn các lực ma sát trượt tác dụng lên các toa là:

F_ms1 = μ.m₁.g; F_ms2 = μ.m₂.g; F_ms3 = μ.m₃.g.

Áp dụng định luật II Newton cho hệ vật ta được:

Với F_ms1 = μ.m₁.g = 0,05.50.10³.10 = 24500N

F_ms2 = μ.m₂.g = 0,05.20.10³.10 = 9800N

F_ms3= μ.m₃.g = 0,05.20.10³.10 = 9800N

và a = 0,2 m/s²

⇒ F = (m + m₁ + m₂).a + (F_ms1 + F_ms2 + F_ms3) = 62100N

b) Xét toa 1: F - T₁ – F_ms1 = m₁.a ⇒ T₁ = F - m₁.a - F_ms1 = 27600N

T₁ = T’₁ = 27600N

Xét toa 2: T’₁ – T₂ - F_ms2 = m₂.a ⇒ T₂ = T'₁ - F_ms2 - m₂.a = 13800N

T₂ = T’₂ = 13800N