Bài 2 trang 109 SGK Vật Lý 10 Nâng cao

Đề bài

Một đầu tàu có khối lượng 50 tấn được nối với hai toa, mỗi toa có khối lượng 20 tấn. Đoàn tàu bắt đầu chuyển động với gia tốc a = 0,2 m/s². Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe với đường ray là 0,05. Hãy tính:

a) Lực phát động tác dụng lên đoàn tàu.

b) Lực căng ở những chỗ nối toa.

Hướng dẫn giải

a) Đường ngang nên

${F_{ms}} = \mu mg;\,{F_{ms1}} = \mu {m_1}g\,;\,{F_{ms2}} = \mu {m_2}g$.

Áp dụng định luật II cho hệ vật :

$\eqalign{  & a = {{F - {F_{ms}} - {F_{ms1}} - {F_{ms2}}} \over {m + {m_1} + {m_2}}}  \cr  &  = {{F - \mu g(m + {m_1} + {m_2})} \over {m + {m_1} + {m_2}}}  \cr  & F = (m + {m_1} + {m_2})(a + \mu g) = 62100\,N \cr}$

b) Áp dụng định luật II cho toa 2 :

$\eqalign{  & {m_2}a = {T_2} - {F_{ms2}} = {T_2} - \mu {m_2}g  \cr  & {T_2} = {m_2}(a + \mu g) = 13800\,(N). \cr}$

Áp dụng định luật cho toa 1 :

$\eqalign{  & {m_1}a = {T_1} - {F_{ms1}} - {T_2} = {T_1} - \mu {m_1}g - {T_2}  \cr  & {T_1} = {m_1}(a + \mu g) + {T_2} = 27600\,N \cr}$.