Bài Toán Tính Lực Căng Dây
Đề bài:
Ba con khỉ \( A, B, C \) có khối lượng lần lượt là \( 10 \, \text{kg}, 15 \, \text{kg}, \, 8 \, \text{kg} \)
đang trèo lên và xuống sợi dây treo ở \( D \).
Biết:
- Khỉ \( A \) đang leo xuống với gia tốc \( a_A = 2 \, \text{m/s}^2 \).
- Khỉ \( C \) đang leo lên với gia tốc \( a_C = 1,5 \, \text{m/s}^2 \).
- Khỉ \( B \) đang leo lên với vận tốc không đổi \( v_B = 0,8 \, \text{m/s} \).
Tính lực căng \( T \) của sợi dây tại \( D \).
Giải chi tiết:
Để tính lực căng \( T \) tại điểm \( D \), ta cần phân tích các lực tác động lên từng con khỉ.
1. Các lực tác động lên mỗi con khỉ:
- Trọng lực của mỗi con khỉ: \( P = m \cdot g \) với \( g = 9,8 \, \text{m/s}^2 \).
- Lực căng của dây tại \( D \), ta cần tính tổng của các lực tác động lên các con khỉ \( A, B, C \).
2. Phân tích lực trên từng con khỉ:
Con khỉ \( A \):
Khỉ \( A \) đang leo xuống với gia tốc \( a_A = 2 \, \text{m/s}^2 \).
Lực căng trong dây đối với khỉ \( A \) được tính theo định luật II Newton:
\[
T_A = P_A - m_A \cdot a_A
\]
Với \( P_A = m_A \cdot g, \, m_A = 10 \, \text{kg}, \, g = 9,8 \, \text{m/s}^2, \, a_A = 2 \, \text{m/s}^2 \):
\[
T_A = 10 \cdot 9,8 - 10 \cdot 2 = 98 - 20 = 78 \, \text{N}
\]
Con khỉ \( B \):
Khỉ \( B \) leo lên với vận tốc không đổi, tức là gia tốc \( a_B = 0 \).
Lực căng trong dây đối với khỉ \( B \) chỉ bị tác động bởi trọng lực:
\[
T_B = P_B = m_B \cdot g
\]
Với \( m_B = 15 \, \text{kg}, \, g = 9,8 \, \text{m/s}^2 \):
\[
T_B = 15 \cdot 9,8 = 147 \, \text{N}
\]
Con khỉ \( C \):
Khỉ \( C \) đang leo lên với gia tốc \( a_C = 1,5 \, \text{m/s}^2 \).
Lực căng đối với khỉ \( C \) được tính theo định luật II Newton:
\[
T_C = P_C + m_C \cdot a_C
\]
Với \( P_C = m_C \cdot g, \, m_C = 8 \, \text{kg}, \, g = 9,8 \, \text{m/s}^2, \, a_C = 1,5 \, \text{m/s}^2 \):
\[
T_C = 8 \cdot 9,8 + 8 \cdot 1,5 = 78,4 + 12 = 90,4 \, \text{N}
\]
3. Lực căng tại điểm \( D \):
Lực căng tổng cộng tại \( D \) là tổng các lực căng từ các con khỉ:
\[
T = T_A + T_B + T_C
\]
Thay các giá trị đã tính:
\[
T = 78 + 147 + 90,4 = 315,4 \, \text{N}
\]
Kết luận:
Lực căng tại điểm \( D \) là:
\[
T = 315,4 \, \text{N}
\]
Was this helpful?
0 / 0