Xe tải kéo xe ô tô là một hình ảnh thường gặp trên đường. Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi lực tác động lên dây cáp nối giữa hai xe là bao nhiêu khi xe tải tăng tốc? Bài viết này sẽ phân tích bài toán vật lý về Xe Tải 5 Tấn Kéo Một ô Tô 1 Tấn và tính toán lực căng của dây cáp dựa trên định luật II Newton.
Lực Kéo Và Định Luật II Newton
Khi một xe tải 5 tấn kéo một ô tô 1 tấn, dây cáp nối giữa hai xe chịu một lực căng. Để tính toán lực này, chúng ta cần xem xét định luật II Newton: F = ma. Trong đó:
- F: là tổng ngoại lực tác dụng lên vật (trong trường hợp này là ô tô con).
- m: là khối lượng của vật (khối lượng ô tô con).
- a: là gia tốc của vật.
Trong bài toán này, ngoại lực tác dụng lên ô tô con chính là lực kéo của dây cáp. Để tính gia tốc, chúng ta cần biết vận tốc và thời gian.
Bài Toán Vật Lý: Xe Tải Kéo Ô Tô
Giả sử một xe tải 5 tấn kéo một ô tô 1.2 tấn. Sau 40 giây, hai xe đi được 400 mét và đang tăng tốc đều. Độ cứng của dây cáp là 2,6 x 10^6 N/m. Bỏ qua ma sát.
Tính lực căng của dây cáp.
Giải Bài Toán
-
Tính gia tốc (a):
- Quãng đường (s) = 400m
- Thời gian (t) = 40s
- Vận tốc ban đầu (v0) = 0 (vì xe chạy nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên)
Sử dụng công thức: s = v0t + 1/2at^2
=> 400 = 040 + 1/2a*40^2
=> a = 0.5 m/s^2 -
Tính lực kéo (F):
- Khối lượng ô tô (m) = 1.2 tấn = 1200 kg
- Gia tốc (a) = 0.5 m/s^2
Sử dụng định luật II Newton: F = ma
=> F = 1200 * 0.5 = 600 N -
Tính độ giãn của dây cáp (Δl):
- Lực kéo (F) = 600 N
- Độ cứng dây cáp (k) = 2.6 x 10^6 N/m
Sử dụng công thức: F = kΔl
=> Δl = F/k = 600 / (2.6 x 10^6) ≈ 2.3 x 10^-4 m
Kết Luận
Khi xe tải 5 tấn kéo một ô tô 1 tấn với gia tốc 0.5 m/s^2, lực căng dây cáp là 600N và dây cáp giãn khoảng 2.3 x 10^-4 m. Bài toán này cho thấy việc áp dụng định luật II Newton trong tính toán lực kéo và sự quan trọng của việc xem xét độ cứng của dây cáp khi kéo một vật.
