Một ô tô mô hình được thả nhẹ từ trạng thái nghỉ từ độ cao h của một cái rãnh

Trang trước Trang sau

Câu hỏi 26.1 trang 48 SBT Vật Lí 10: Một ô tô mô hình được thả nhẹ từ trạng thái nghỉ từ độ cao h của một cái rãnh không ma sát. Rãnh được uốn thành đường tròn có đường kính D ở phía cuối như trên Hình 26.1. Ô tô này trượt trên rãnh được cả vòng tròn mà không bị rơi. Giá trị tối thiểu của h là:

A. $\frac{5 D}{4}$ . B. $\frac{3 D}{2}$ . C. $\frac{5 D}{2}$ . D. $\frac{5 D}{3}$ .

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Chọn mốc tính thế năng tại mặt phẳng ngang.

Cơ năng tại đỉnh dốc: $W_{1} = W_{d 1} + W_{t 1} = \frac{1}{2}$ m.0² + mgh = mgh

Cơ năng tại điểm cao nhất của vòng tròn: $W_{2} = W_{d 2} + W_{t 2} = \frac{1}{2} m v^{2}$ +mgD

Do bỏ qua ma sát nên cơ năng coi như bảo toàn:

W₁ = W₂ $\Leftrightarrow$ mgh = $\frac{1}{2}$ mv² + mgD $\Leftrightarrow$ v² = 2g(h-D)

Khi ô tô lên đỉnh cao nhất của vòng tròn, hợp lực của trọng lực và phản lực tác dụng lên ô tô đóng vai trò là lực hướng tâm (trọng lực và phản lực có phương thẳng đứng, hướng xuống):

F_ht = P+N $\Rightarrow$ N = F_ht - P = m $\frac{v^{2}}{r}$ -mg = m $\frac{2 g (h - D)}{\frac{D}{2}}$ -mg

Để ô tô không bị rơi khi lên đỉnh vòng tròn thì:

Một ô tô mô hình được thả nhẹ từ trạng thái nghỉ từ độ cao h của một cái rãnh

$\Rightarrow h_{\min} = \frac{5 D}{4}$

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật Lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Trang trước Trang sau

Giải bài tập lớp 10 Kết nối tri thức khác