a) Vật được kéo lên bởi một lực F song song với mặt phẳng nghiêng. Ta có thể phân tích lực F thành hai thành phần:
- F//: Lực hướng theo mặt phẳng nghiêng không làm thay đổi năng lượng của vật.
- F_|_: Lực vuông góc với mặt phẳng nghiêng làm thay đổi năng lượng của vật.
Ta cần tìm lực F_|_ để kéo vật lên cao 2m. Theo định luật bảo toàn năng lượng năng lượng của vật trước và sau khi di chuyển phải bằng nhau. Vì vậy ta có:
m*g*h = F_|_*d
Trong đó:
- m là khối lượng của vật
- g là gia tốc trọng trường (g= 98 m/s^2)
- h là chiều cao mà vật được kéo lên (h = 2m)
- d là độ dài của mặt phẳng nghiêng (d = 6m)
Từ đó ta có:
F_|_ = m*g*h/d=m*98*2/6 = 327m
Vậy lực cần để kéo vật lên cao 2m trên mặt phẳng nghiêng dài 6m là 327m. Lưu ý rằng đây là giả thiết không có lực ma sát trong thực tế sẽ có lực ma sát giảm tốc độ di chuyển của vật.
b)
- Lực ma sát: Fm = μN trong đó k là hệ số ma sát giữa vật μ và mặt phẳng N là lực phản kháng của mặt phẳng lên vật.
- Lực nâng: Fn = m.g.sina trong đó m là khối lượng của vật g là gia tốc trọng trường và a là góc nghiêng của mặt phẳng.
Áp dụng công thức trên ta có:
- Lực ma sát: Fm = 08 x 50 x 98 x cos30° = 196 N
- Lực nâng: Fn = 50 x 98 x sin30°= 245 N
Áp dụng công thức trên ta có:
- Lực ma sát: Fm = 08 x 50 x 98 x cos30° = 196 N
- Lực nâng: Fn = 50 x 98 x sin30° =245 N
Vì vật đang ở trạng thái đứng yên nên tổng lực trên vật bằng 0 ta có:
- Lực kéo vật: F = Fm + Fn = 196 +245 = 441 N
- Lực lực tác dụng lên dây: F' = F = 441 N
Vậy lực kéo vật là 441 N và lực tác dụng lên dây cũng bằng 441 N.