Một vật khối lượng m = 400g đặt trên mặt bàn nằm ngang (hình 20.6). Hệ số ma sát trượt

Bài 20: Lực ma sát

Bài 5 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một vật khối lượng m = 400g đặt trên mặt bàn nằm ngang (hình 20.6). Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là μ_t = 0,3. Vật bắt đầu được kéo đi bằng một lực F = 2N có phương nằm ngang.

a) Tính quãng đường vật đi được sau 1s.

b) Sau đó, lực F ngừng tác động. Tính quãng đường vật đi tiếp cho tới lúc dừng lại.

Lời giải:

a) Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình vẽ.

Chọn trục Ox và Oy như hình vẽ (Ox: dọc theo chiều chuyển động)

Áp dụng định luật II Newton ta có:

F_mst→+ F_k→+ N→+ P→ = m.a→(*)

Chiếu biểu thức vectơ (*) lên trục Ox và Oy ta được:

Ox: -F_mst + F_k = m.a (1)

Oy: 0 + 0 + N - P = m.0 = 0 (2)

Từ (1) suy ra:

Từ (2) suy ra: N = P = m.g

Quãng đường vật đi được sau 1s là: s₁ = a.t²/2 = 2,06.1²/2 = 1,03 m

b) Tại thời điểm F ngừng tác động, vật có vận tốc: v = a.t = 2,06 m/s

Dưới tác dụng của lực ma sát trượt, vật chuyển động chậm dần với gia tốc:

a₂ = - F_mst/m = -μ.g = - 0,3.9,8 = -2,94 m/s²

Vật dừng lại (v’ = 0) khi đi được quãng đường s₂, ta có:

Vậy vật đi tiếp quãng đường 0,72m thì dừng lại.