Lý thuyết Lực cản và lực nâng (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 19: Lực cản và lực nâng

A. Lý thuyết Lực cản và lực nâng

I. Lực cản của chất lưu

– Chất lưu là chất lỏng và chất khí.

– Mọi vật chuyển động trong chất lưu luôn chịu tác dụng bởi lực cản của chất lưu. Lực này ngược hướng chuyển động và cản trở chuyển động.

– Lực cản của chất lưu (không khí, nước) phụ thuộc vào hình dạng và vận tốc của vật.

Chim đại bàng giang rộng cánh để bay lượn dễ dàng hơn

II. Lực nâng của chất lưu

– Khi vật chuyển động trong nước hay trong không khí thì ngoài lực cản của chất lưu ( nước nước, của không khí), vật còn chịu tác dụng của lực nâng.

Máy bay nghiêng đi một chút, chếch theo luồng gió thì tăng thêm lực nâng tác dụng vuông góc với mặt dưới của cánh để nâng máy bay lên cao.

Lực đẩy Archimedes là trường hợp riêng của lực nâng vật đứng yên trong chất lưu

Người nhảy dù lơ lửng trong không trung.

– Khi một vật rơi trong chất lưu dưới tác dụng của lực cản của chất lưu và trọng lực thì đến một lúc nào đó, vật sẽ đạt vận tốc giới hạn và chuyển động đều với vận tốc này.

Khi lực nâng và trọng lực tác dụng lên hệ người + dù cân bằng thì

chuyển động của người nhảy dù sẽ là chuyển động đều

B. Trắc nghiệm Lực cản và lực nâng

Câu 1: Gió tác dụng vào buồm một lực có:

A. phương song song với mạn thuyền, cùng chiều với chiều chuyển động của thuyền.

B. phương song song với mạn thuyền, ngược chiều với chiều chuyển động của thuyền.

C. phương vuông góc với mạn thuyền, chiều từ trên xuống.

D. phương vuông góc với mạn thuyền, chiều từ dưới lên.

Đáp án đúng là: A

Gió tác dụng vào buồm một lực có phương song song với mạn thuyền, cùng chiều với chiều chuyển động của thuyền.

Câu 2: Lực cản của chất lưu phụ thuộc vào yếu tố nào?

A. Khối lượng của vật.

B. Hình dạng của vật.

C. Thể tích của vật.

D. Độ đàn hồi của vật.

Đáp án đúng là: B

Lực cản của chất lưu phụ thuộc vào hình dạng của vật.

Câu 3: Vì sao đi lại trên bờ thì dễ dàng còn đi lại dưới nước lại khó hơn?

A. Vì nước chuyển động còn không khí không chuyển động.

B. Vì khi xuống nước, chúng ta “nặng hơn”.

C. Vì nước có lực cản còn không khí thì không có lực cản.

D. Vì lực cản của nước lớn hơn lực cản của không khí.

Đáp án đúng là: D

Khi vật chuyển động trong nước, lực cản của nước lớn hơn lực cản của không khí.

Câu 4: Lực cản của nước tác dụng lên vật chuyển động trong nó

A. làm chậm tốc độ di chuyển của vật.

B. làm tăng tốc độ di chuyển của vật.

C. không ảnh hưởng đến tốc độ di chuyển.

D. cả A và B đều sai.

Đáp án đúng là: A

Lực cản của nước tác dụng lên vật, làm chậm tốc độ di chuyển của vật.

Câu 5: Đặc điểm nào của loài cá giúp chúng thích nghi với môi trường nước.

A. Thân thon dài, đầu thuôn nhọn giúp giảm sức cản của nước.

B. Mắt không có mí.

C. Bên ngoài vảy có tuyến tiết chất nhầy để giảm ma sát với môi trường nước.

D. Tất cả các đáp án trên.

Đáp án đúng là: D

Đặc điểm của loài cá giúp chúng thích nghi với môi trường nước:

– Thân thon dài, đầu thuôn nhọn giúp giảm sức cản của nước.

– Mắt không có mí.

– Bên ngoài vảy có tuyến tiết chất nhầy để giảm ma sát với môi trường nước.

Câu 6: Một vật khối lượng 2,5 kg rơi thẳng đứng từ độ cao 100 m không vận tốc đầu, sau 20s thì chạm đất. Tính lực cản của không khí (coi như không đổi) tác dụng lên vật lấy g = 10 m/s².

A. 23,75 N.

B. 40 N.

C. 20 N.

D. 25 N.

Đáp án đúng là: A

Chọn trục tọa độ Oy gắn với quỹ đạo rơi của vật, gốc tọa độ tại mặt đất, chiều dương hướng xuống.

Phương trình chuyển động của vật:

$y=h-\frac{1}{2}a{t}^2$ . Khi vật rơi chạm đất $y=0\Rightarrow a=\frac{2h}{t^2}=\frac{2.100}{{20}^2}=0,5m/s^2$

Áp dụng biểu thức định luật II Newton: $P-F_c=ma\Rightarrow F_c=mg-ma=m(g-a)=2,5(10-0,5)=23,75N$

Câu 7: Một quả cầu khối lượng m = 1 kg, bán kính r = 8 cm. Tìm vận tốc rơi cực đại của quả cầu. Biết rằng lực cản của không khí có biểu thức F = kSv² hệ số k = 0,024

A. 14,4 m/s.

B. 144 m/s.

C. 50 m/s.

D. 35 m/s.

Đáp án đúng là: B

Trong quá trình rơi vật chịu tác dụng của $\overrightarrow{P}$ và $\overrightarrow{F_c}$ . Áp dụng biểu thức của định luật II Newton:

$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_c}=m\overrightarrow{a}$ . Chiếu lên trục Oy theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống:

$P-F_c=ma\iff P-kS{v}^2=ma$

Khi vật mới chuyển động, lực cản nhỏ, trong quá trình vật chuyển động, lực cản tăng dần.

Vận tốc của vật đạt giá trị cực đại khi $P-kS{v}^2=0$

$\Rightarrow v_{\max }=\sqrt{\frac{P}{kS}}=\sqrt{\frac{mg}{k\pi r^2}}=\sqrt{\frac{1.10}{0,024.\pi .0,{08}^2}}=143,96m/s$

Câu 8: Một người có thể bơi trong nước (khi nước không chảy thành dòng) với vận tốc 1,5 m/s. Người đó bơi trên một con sông, xuôi dòng từ điểm A đến điểm B sau đó bơi ngược lại từ B trở về. Biết tổng thời gian bơi là 2 phút và khoảng cách giữa A và B là 50 m. Vận tốc dòng chảy là

A. 0,5 m/s

B. 1 m/s

C. $\sqrt{2}$ m/s

D. 0,75 m/s

Đáp án đúng là: B

Gọi v là vận tốc của người đó khi nước không chảy,$v_n$ là vận tốc của dòng nước

Khi người đó bơi xuôi dòng, vận tốc bơi bằng: $v_x=v+v_n\Rightarrow t_x=\frac{AB}{v_x}=\frac{AB}{v+v_n}$

Khi người đó bơi ngược dòng, vận tốc bơi bằng: $v_{ng}=v-v_n\Rightarrow t_{ng}=\frac{AB}{v_{ng}}=\frac{AB}{v-v_n}$

Tổng thời gian đã bơi là: $t=t_x+t_{ng}=\frac{AB}{v+v_n}+\frac{AB}{v-v_n}=\frac{2.AB.v}{v^2-{v_n}^2}$

$\Rightarrow v_n=\sqrt{v^2-\frac{2.AB.v}{t}}=\sqrt{1,5^2-\frac{\mathrm{2.50.1},5}{2.60}}=1m/s$

Câu 9: Khinh khí cầu hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?

A. Khí nóng nhẹ hơn, chuyển động nhanh hơn khí lạnh.

B. Bay lên nhờ động cơ.

C. Dựa theo sức gió của môi trường xung quanh.

D. Cả A và C đều đúng.

Đáp án đúng là: A

Khi đốt khí bên trong nóng lên, nhẹ hơn và làm cho khí cầu bay lên.

Để điều chỉnh cho khí cầu di chuyển từ nơi này đến nơi khác mới cần chú ý đến sức gió của môi trường xung quanh.

Câu 10: Cặp lực nào không cân bằng trong các cặp lực sau đây:

A. Lực của mặt nước và lực hút của Trái Đất tác dụng vào thuyền để thuyền đứng yên trên mặt nước.

B. Lực của 2 em bé kéo hai đầu sợi dây khi sợi dây đứng yên.

C. Lực mà lò xo tác dụng vào vật và lực mà vật tác dụng vào lò xo.

D. Lực nâng của sàn nhà và lực hút của trái đất tác dụng vào bàn.

Đáp án đúng là: C

Hai lực này là 2 lực trực đối, không cân bằng vì có điểm đặt khác nhau.

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 18: Lực ma sát

Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn

Bài 23: Năng lượng. Công cơ học

Bài 24: Công suất