Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 19: Lực cản và lực nâng sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 19 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 19: Lực cản và lực nâng

Khởi động trang 77 Vật lí 10: Một hãng ô tô sử dụng cùng loại động cơ cho hai chiếc xe ô tô A và B có khối lượng như nhau. Khi cho hai ô tô này chạy thử nghiệm trên cùng quãng đường 100 km, với cùng tốc độ 72 km/h, các kĩ sư thấy rằng ô tô A tiêu thụ ít nhiên liệu hơn nhiều so với ô tô B.

Tại sao lại có sự khác biệt như vậy?

Lời giải:

Có sự khác biệt như vậy là do 2 ô tô này có thiết kế khác nhau nên chịu lực cản của không khí là khác nhau. Ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn nên tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với ô tô B.

I. Lực cản và chất lưu

Hoạt động trang 77 Vật lí 10: 

a) Bằng cảm nhận trực giác, em thử đoán xem độ lớn của lực cản phụ thuộc vào những yếu tố nào?

b) Em hãy tìm những thí nghiệm để chứng minh cho những dự đoán của em.

Phương pháp giải:

Cảm nhận trực giác để đưa ra dự đoán.

Lời giải:

a)

Dự đoán: Độ lớn của lực cản phụ thuộc vào tốc độ và hình dạng của vật.

b)

Thí nghiệm:

Hai tờ giấy có cùng kích thước, 1 tờ vo tròn và 1 tờ để phẳng. Thả rơi chúng ở cùng 1 độ cao, ta thấy tờ giấy vo tròn chạm đất trước, tức chịu lực cản không khí ít hơn tờ giấy để phẳng. => độ lớn lực cản phụ thuộc vào hình dạng của vật.

Câu hỏi trang 77 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 77 Vật lí 10: Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô nào chịu lực cản nhỏ hơn?

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải:

Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn ô tô B.

Câu hỏi 2 trang 77 Vật lí 10: Nêu thêm một số ví dụ chứng tỏ lực cản của không khí liên quan đến hình dạng và tốc độ của vật.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tiễn

Lời giải:

Ví dụ:

Các vận động viên đua xe đạp luôn đội một loại mũ có hình dạng đặc biệt (hình khí động học) và khi muốn tăng tốc phải cúi gập người xuống để làm giảm lực cản của không khí.

Hoạt động trang 78 Vật lí 10: Quan sát Hình 19.2 và thảo luận để làm sáng tỏ về lực cản của nước phụ thuộc vào hình dạng của các vật chuyển động trong nước như thế nào?

Phương pháp giải:

Quan sát hình 19.2 để suy luận.

Lời giải:

Độ lớn lực cản của nước càng mạnh khi diện tích mặt cản càng lớn.

Độ lớn lực cản càng mạnh khi tốc độ càng nhỏ.

II. Lực nâng của chất lưu

Câu hỏi trang 79 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 79 Vật lí 10: Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung. Tại sao chúng không bị rơi xuống đất do trọng lực (Hình 19.5b)?

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết lực nâng của chất lưu.

Lời giải:

Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung mà không bị rơi xuống đất do trọng lực vì chúng chịu tác dụng của lực nâng của không khí.

Câu hỏi 2 trang 79 Vật lí 10: Biểu diễn các lực tác dụng lên một khí cầu đang lơ lửng trong không khí (Hình 19.5a).

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết lực nâng của chất lưu.

Lời giải:

Biểu diễn các lực tác dụng lên khí cầu đang lơ lửng trong không khí:

Câu hỏi 3 trang 79 Vật lí 10: Hình 19.6 biểu diễn các vectơ lực tác dụng lên một máy bay đang bay ngang ở độ cao ổn định với tốc độ không đổi. Nếu khối lượng tổng cộng của máy bay là 500 tấn thì lực nâng có độ lớn bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải:

Ta có: lực nâng của không khí và trọng lực là hai lực cân bằng nên chúng có độ lớn bằng nhau.

Độ lớn của lực nâng là:

$F_n=P=mg=500000.10=5.{10}^6 \left(N\right)$

Câu hỏi 4 trang 79 Vật lí 10: Nêu những điểm khác biệt giữa lực cản và lực nâng?

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết lực nâng của chất lưu.

Lời giải:

Sự khác biệt giữa lực cản và lực nâng: Lực cản làm cản trở chuyển động của vật; lực nâng làm duy trì trạng thái chuyển động của vật.

Em có thể trang 79 Vật lí 10

Em có thể 1 trang 79 Vật lí 10: Giải thích tại sao các phương tiện giao thông tốc độ cao lại cần có hình con thoi.

Lời giải:

- Lực cản phụ thuộc vào hình dạng và tốc độ của vật. Khi xe chạy với tốc độ cao thì lực cản tác dụng lên xe lớn, muốn giảm lực cản này ta cần thay đổi hình dạng của xe. Các kĩ sư đã nghiên cứu và chứng minh được rằng, xe được thiết kế hình con thoi sẽ giảm được lực cản nhiều nhất. Do đó, các phương tiện giao thông tốc độ cao cần có hình con thoi.

Em có thể 2 trang 79 Vật lí 10: Chỉ ra được lực nâng và lực cản khi máy bay hạ cánh hoặc cất cánh.

Lời giải:

Khi máy bay cất cánh, phần trước máy bay hướng lên, khi đó lực nâng tăng dần, giúp cho máy bay chuyển động lên cao hơn. Ngược lại khi máy bay hạ cánh thì phần đầu máy bay hơi hướng xuống, lực nâng khi đó giảm dần giúp cho máy bay hạ thấp độ cao dần dần cho đến khi tiếp xúc với đường băng.

Máy bay cất cánh

Máy bay hạ cánh

Lý thuyết Bài 19: Lực cản và lực nâng

I. Lực cản của chất lưu

1. Lực cản

- Chất lưu được dùng để chỉ 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 của vật

2. Lực cản phụ thuộc vào yếu nào?

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

II. Lực nâng của chất lưu

- Một số tác dụng của lực nâng trong tình huống thực tế:

+ Máy bay có thể di chuyển trong không khí

+ Tàu thuyền có thể nổi và di chuyển được trên mặt nước

+ Khinh khí cầu lơ lửng trên không trung

+ Nhiều sinh vật bay lượn dễ dàng trong không khí

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

- Công thức tính lực đẩy Archimedes: $F_A=\rho .g.V$

Trong đó:

+ FA : lực đẩy Archimedes (N)

+ ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3 )

+ V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3 )