Giải bài tập tự luận 10.10 trang 33 SBT Vật lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức định luật II Newton.

Lời giải chi tiết:

a) Gọi v là tốc độ của tàu ngay trước khi tàu lùi ra xa bãi đá ngầm. Áp dụng phương trình định luật II Newton, ta có: \(\overrightarrow a = \frac{{\overrightarrow F }}{m} \Rightarrow \overrightarrow F = m.\overrightarrow a \,\left( 1 \right)\)

Chọn trục Ox hướng từ trái sang phải và chiếu (1) trên trục Ox, ta có:

\( - F = m.a \Rightarrow a = - \frac{F}{m} = - \frac{1}{{5000}}m/{s^2}\)

Vì a < 0 nên tàu chuyển động thẳng chậm dần đều. Gọi vx là tốc độ tàu khi đến bãi đá ngầm, ta có: \(v_s^2 - {v^2} = 2a.s \Rightarrow {v_s} = \sqrt {2a.s + {v^2}} = 0,4\,m/s\).

Nhận thấy \(0 \le {v_s} = 0,4\,m/s \le 0,45\,m/s\) nên tàu có va chạm với bãi đá ngầm nhưng hàng hóa trong tàu vẫn được an toàn.

b) Dễ thấy khi lực do động cơ sinh ra là nhỏ nhất để không xảy ra va chạm thì tàu sẽ dừng lại ngay tại bãi đá ngầm, nghĩa là vs’ = 0 m/s. Ta có:

\(a' = - \frac{{{v^2}}}{{2s}} = - \frac{1}{{3750}}m/{s^2}\)

Lực tối thiểu do động cơ sinh ra để tránh va chạm là:

\(F = m.a' = - 10,{67.10^4}N\)

Dấu “-” thể hiện lực đẩy của động cơ ngược chiều chuyển động của tàu để tránh va chạm.

Vậy động cơ cần tạo một lực đẩy có độ lớn tối thiểu là 10,67.10⁴ N để tránh va chạm với đá ngầm.

-- Mod Vật Lý 10 HỌC247