Giải SGK Vật lí 10 Cánh diều Bài 1: Lực và gia tốc

Mở đầu SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 43): Hình 1.1 là một chiếc siêu xe. Nhà sản xuất công bố nó có thể tăng tốc từ 0 km/h đến 100 km/h trong khoảng thời gian dưới 2 giây, tăng tốc từ 0 km/h đến 300 km/h trong khoảng thời gian dưới 12 giây. Tốc độ tối đa khoảng 350 km/h. Một trong những thông số mà các nhà sản xuất ô tô thường cạnh tranh là giảm thời gian tăng tốc. Mối liên hệ giữa lực và gia tốc là cơ sở để các nhà sản xuất cải tiến ô tô nhằm giảm thời gian tăng tốc.

Vậy làm thế nào để rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô?

Lời giải:

Muốn rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô có nhiều cách:

+ Thiết kế hình dạng của ô tô có đường cong mềm mại, nhằm giảm lực cản của không khí.

+ Sử dụng các bộ phận nhẹ hơn để xe giảm được lực tải.

+ Cải tiến động cơ nhằm tăng lực phát động cho xe: tăng số xy-lanh, điều chỉnh ống xả (pô) để tăng mã lực, tăng khí nạp, tăng góc đánh lửa.

I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng

Câu hỏi 1 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 44): Từ số liệu của bảng 1.1, hãy chỉ ra mối liên hệ giữa gia tốc của xe với lực tác dụng lên nó.

Trả lời: 

- Từ số liệu của bảng 1.1, ta thấy lực tác dụng lên xe càng tăng thì độ lớn của gia tốc càng lớn.

=> Độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với tổng các lực tác dụng vào vật.

Câu hỏi 2 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 44): Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm như thế nào ?

Trả lời: 

- Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm cho các xe có khối lượng m khác nhau. Sau đó, tổng hợp các kết quả đo giá trị a của gia tốc khi cảm biến lực cho giá trị như nhau.

II. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất

Vận dụng 1 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 46): Thông số của một mẫu xe ô tô được cung cấp như bảng dưới đây:

a) Hãy đổi các thông số về độ dài, khối lượng, tốc độ ở bảng trên sang giá trị theo đơn vị đo trong hệ SI.

b) Tính lực tác dụng để mẫu xe trên chở đủ tải trọng và tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ tối ưu trong 2 giây.

Lời giải:

a) Đổi đơn vị ta được bảng sau:

b) Ta có: $v=v_{0}+at\Leftrightarrow a=\frac{v-v_{0}}{t}=\frac{22,22}{2}=11,11(m/s^{2})$

Lực tác dụng để mẫu xe trên chở đủ tải trọng và tăng tốc độ từ trạng thái nghỉ đến tốc độ tối ưu trong 2 giây là:

F = ma = 710.11,11 = 7888 (N)

Luyện tập SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 47): Hãy chỉ ra tổ hợp đơn vị cơ sở của đơn vị dẫn xuất niutơn.

Lời giải:

Đơn vị dẫn xuất niuton là đơn vị đo của lực.

Ví dụ như lực F = ma trong đó m là khối lượng (có đơn vị là kg); a là gia tốc (có đơn vị là m/s²) khi đó tổ hợp đơn vị cơ sở của đơn vị dẫn xuất niuton là kg.m/s².

Vận dụng 2 SGK Giải Vật Lí 10 Cánh diều Bài 1 (trang 47): Chứng tỏ rằng các công thức ở chủ đề trước không vi phạm về đơn vị

a) $s=V_{o}t+\frac{1}{2}at^{2}$

b) $s=\frac{v^{2}-v_{0}^{2}}{2a}$

Lời giải:

a, Giả sử thời gian là 1s, v0 là 1m/s, a là 1m/s² 

$s=V_{o}t+\frac{1}{2}at^{2}$

S= 1m/s .1s + 1m/s2.(1s)2/2 = 2,5 m 

S Có đơn vị là mét nên không vi phạm về đơn vị.

b, Giả sử v=2 m/s, v0= 1m/s 

$s=\frac{v^{2}-v_{0}^{2}}{2a}$

$s=\frac{(2m/s)^{2}-(1m/s)^{2}}{2.m/s^{2}}$

s= 0,5 m

S có đơn vị là mét nên không vi phạm về đơn vị.