Định luật 2 Newton là một trong những nền tảng quan trọng của cơ học cổ điển. Nó mô tả mối liên hệ giữa lực tác dụng lên vật, khối lượng của vật và gia tốc mà vật thu được. Cụ thể định luật phát biểu rằng: Gia tốc của một vật có hướng cùng với lực tác dụng, tỷ lệ thuận với độ lớn của lực, tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật.
Công thức
F = m × a
Trong đó
F là lực tác dụng (N)
m là khối lượng vật (kg)
a là gia tốc (m/s²)
Dưới đây là một số bài tập cơ bản và nâng cao về định luật 2 Newton kèm lời giải gợi ý, phù hợp cho học sinh trung học và ôn luyện thi.
Phần 1: Bài Tập Cơ Bản
Bài 1: Một lực 10 N tác dụng lên một vật có khối lượng 2 kg. Tính gia tốc của vật.
Lời giải
Áp dụng công thức F = m × a
=> a = F / m = 10 / 2 = 5 m/s²
Đáp án: Gia tốc của vật là 5 m/s²
Bài 2: Một vật có khối lượng 5 kg đang chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 2 m/s². Tính lực tác dụng lên vật.
Lời giải
F = m × a = 5 × 2 = 10 N
Đáp án: Lực tác dụng là 10 N
Bài 3: Một ô tô có khối lượng 1000 kg đang chuyển động thì hãm phanh và dừng lại sau 5 giây với gia tốc đều là -2 m/s². Tính lực hãm.
Lời giải
F = m × a = 1000 × (-2) = -2000 N
Đáp án: Lực hãm là 2000 N theo chiều ngược với chuyển động
Phần 2: Bài Tập Nâng Cao
Bài 4: Hai lực đồng quy có độ lớn lần lượt là 8 N và 6 N cùng tác dụng lên một vật có khối lượng 4 kg. Góc giữa hai lực là 90 độ. Tính gia tốc của vật.
Lời giải
-
Tổng hợp hai lực theo quy tắc hình bình hành
F = √(8² + 6²) = √(64 + 36) = √100 = 10 N -
Gia tốc: a = F / m = 10 / 4 = 2.5 m/s²
Đáp án: Gia tốc của vật là 2.5 m/s²
Bài 5: Một vật có khối lượng 3 kg được kéo trên mặt phẳng ngang bằng một lực 15 N. Lực ma sát giữa vật và mặt phẳng là 3 N. Tính gia tốc của vật.
Lời giải
-
Lực tác dụng thực tế: F’ = 15 – 3 = 12 N
-
Gia tốc: a = F’ / m = 12 / 3 = 4 m/s²
Đáp án: Gia tốc của vật là 4 m/s²
Bài 6: Một hộp hàng có khối lượng 20 kg được kéo trượt đều trên mặt phẳng nghiêng góc 30 độ so với phương ngang. Biết hệ số ma sát trượt là 0.2. Lấy g = 9.8 m/s². Tính lực kéo cần thiết để vật chuyển động đều.
Lời giải
-
Trọng lực thành phần kéo xuống mặt phẳng nghiêng: P₁ = m × g × sin(30°) = 20 × 9.8 × 0.5 = 98 N
-
Lực ma sát: Fₘₛ = μ × N = μ × m × g × cos(30°) = 0.2 × 20 × 9.8 × √3/2 ≈ 0.2 × 20 × 9.8 × 0.866 ≈ 33.89 N
-
Lực kéo cân bằng: Fk = P₁ + Fₘₛ = 98 + 33.89 ≈ 131.89 N
Đáp án: Lực kéo cần thiết là khoảng 132 N
Bài 7: Một lực không đổi tác dụng lên một vật làm vật chuyển động từ trạng thái nghỉ và đạt vận tốc 20 m/s sau 5 giây. Nếu vật có khối lượng 10 kg, hãy tính lực đó.
Lời giải
-
Gia tốc: a = Δv / Δt = 20 / 5 = 4 m/s²
-
Lực: F = m × a = 10 × 4 = 40 N
Đáp án: Lực tác dụng là 40 N
Các bài tập về định luật 2 Newton giúp học sinh nắm vững mối liên hệ giữa lực, khối lượng với gia tốc. Đối với bài nâng cao cần vận dụng thêm kiến thức về lực ma sát, mặt phẳng nghiêng, quy tắc tổng hợp lực. Khi giải bài tập điều quan trọng là xác định hệ lực tác dụng lên vật, phân tích rõ phương, chiều của các lực, sau đó áp dụng công thức một cách chính xác.
Tag: niu tơn niu-tơn ii