Câu hỏi 6 trang 53 Vật lí 10: Ma sát có lợi hay có hại tùy thuộc vào tình huống và quan điểm. Theo bạn, lực ma sát có lợi hay gây hại trong các trường hợp sau đây:

- Trục bánh xe chuyển động.

- Viết bảng.

- Ô tô phanh gấp.

Nêu biện pháp làm tăng hoặc làm giảm ma sát trong mỗi trường hợp trên.

Lời giải:

- Trục bánh xe chuyển động: trường hợp này có hại là chính, lực ma sát làm mòn trục bánh xe.

Biện pháp làm giảm lực ma sát bằng cách gắn thêm các ổ bi vào trục quay của bánh xe, hoặc tra dầu mỡ chuyên dụng để trục quay được ổn định và hạn chế bị mòn.

- Viết bảng: trường hợp này có lợi là chính vì khi có lực ma sát thì phấn (hoặc bút dạ) mới có thể viết được trên bảng, không bị trơn trượt.

Biện pháp làm tăng lực ma sát bằng cách để bảng khô mới viết, dùng loại phấn có độ bám dính tốt hoặc tăng độ nhám của bảng.

- Ô tô phanh gấp: trường hợp này vừa có lợi vừa có hại, có lợi ở chỗ nhờ có lực ma sát mà bánh xe ô tô mới hãm phanh được trên mặt đường, giữ cho xe không bị trượt quá xa, có hại ở chỗ làm mòn lốp xe.

Biện pháp làm tăng lực ma sát là sử dụng các loại lốp xe phù hợp với từng loại ô tô và từng loại địa hình mặt đường.

Luyện tập trang 53 Vật lí 10: Một thùng hàng có khối lượng 54,0 kg được đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động.

a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.

b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng.

Lời giải:

a) Thùng hàng có khối lượng nên chịu tác dụng của trọng lực (lực hút của Trái Đất).

Thùng hàng đặt trên mặt sàn nằm ngang thì lực ép bằng trọng lượng (độ lớn của trọng lực). Khi đó độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng là: P = mg = 54.9,8 = 529,2 N.

b) Lực ma sát nghỉ khi vật bắt đầu chuyển động là lực ma sát nghỉ cực đại, và thỏa mãn công thức F_{ma sát trượt} $\le$ F_{ma sát nghỉ cực đại}. Lực đẩy ít nhất bằng 108 N để thùng bắt đầu chuyển động chính là lực ma sát nghỉ cực đại.

Tìm hiểu thêm trang 54 Vật lí 10: Tốc độ ổn định của vật rơi phụ thuộc vào trọng lượng, hình dạng và kích thước mặt ngoài của vật. Đối với côn trùng, lực cản của không khí lớn hơn nhiều so với trọng lượng của chúng, do đó tốc độ ổn định của chúng khá thấp. Côn trùng có thể bị cuốn lên trời hàng km do các luồng không khí bốc lên. Sau đó, chúng rơi trở lại Trái Đất mà không bị thương. Hãy lấy một ví dụ tương tự.

Lời giải:

Ví dụ: vận động viên nhảy dù

+ Khi chưa bung dù thì lực cản không khí tác dụng lên vận động viên nhỏ hơn trọng lượng cơ thể, dẫn đến vận động viên rơi nhanh.

+ Khi bung dù, lực cản không khí tác dụng vào phần bên trong của dù rất lớn, thắng được trọng lượng của hệ (người và dù), nên vận động viên có thể rơi chậm hơn, bay lơ lửng và tiếp đất an toàn.

Vận dụng trang 54 Vật lí 10: Chế tạo hệ thống dù để thả một quả trứng từ độ cao 10 m xuống đất mà trứng không vỡ. Các nội dung cần báo cáo sau thử nghiệm:

- Khoảng thời gian chuyển động của hệ thống dù để quả trứng không vỡ khi chạm đất.

- Hình dạng và kích thước của hệ thống dù.

Lời giải:

Học sinh có thể làm theo gợi ý sau:

- Sử dụng tấm vải hoặc túi nilong, khâu chụm các góc lại để được hình như cái dù.

- Đặt quả trứng vào hộp nhỏ

- Tiến hành thả

- Các nội dung báo cáo làm theo các câu hỏi nhỏ trên.

Câu hỏi trang 55 Vật lí 10

Câu hỏi 7 trang 55 Vật lí 10: Hãy giải thích vì sao ở vùng nước ngập ngang người thì bơi sẽ đỡ tốn sức hơn lội.

Lời giải:

Vì khi bơi, diện tích cơ thể chịu lực cản của nước ít hơn do hình dạng khí động học khác khi lội.

Câu hỏi 8 trang 55 Vật lí 10: So sánh lực đẩy Archimedes tác dụng lên cùng một vật khi nó ở hai vị trí (1) và vị trí (2) trong hình 2.11. Biết rằng ở (1) thì vật đang chuyển động lên trên, ở (2) thì vật đang nằm cân bằng trên mặt thoáng.

Lời giải:

Ta thấy:

- Ở (1) Vật đang chuyển động lên trên chứng tỏ độ lớn của lực đẩy Archimedes F_A lớn hơn trọng lượng P của vật.

- Ở (2) Vật đang nằm cân bằng trên mặt thoáng chứng tỏ độ lớn của lực đẩy Archimedes F_A bằng trọng lượng P của vật.

Suy ra: độ lớn của lực đẩy Archimedes F_A ở (1) lớn hơn độ lớn của lực đẩy Archimedes F_A ở (2).

Tìm hiểu thêm trang 55 Vật lí 10: Archimedes (287 TCN – 212 TCN) được nhà vua giao nhiệm vụ tìm ra vương miện bằng vàng có bị pha thêm bạc hay không. Giai thoại kể rằng ông đã tìm ra lời giải trong lúc tắm. Khi đó, Archimedes reo lên: “Euréka” (có nghĩa là: tìm ra rồi) và sung sướng chạy ra ngoài. Đây là mẩu chuyện vui về một nhà vật lí nhưng có ý nghĩa sâu sắc. Không phải may mắn ngẫu nhiên mà chính việc luôn luôn suy nghĩ về liên hệ giữa cái cần tìm và cái đã biết đã giúp Archimedes tìm ra lời giải. Say mê nghiên cứu là phẩm chất hàng đầu của nhà khoa học và thành quả cũng chỉ có thể được tạo thành từ sự say mê, miệt mài ấy.

Bạn hãy tìm đọc câu chuyện về Archimedes và lí giải của ông giúp dẫn tới công thức tính độ lớn lực đẩy của chất lỏng lên vật.

Lời giải:

Câu chuyện về Archimedes và lí giải của ông giúp dẫn tới công thức tính độ lớn lực đẩy của chất lỏng lên vật.

Một ngày tháng tư năm 231 trước Công Nguyên, quốc vương Hieron triệu tập cuộc họp bất ngờ các quần thần:

- Hôm nay trẫm mời các khanh tới đây không phải là để thương thuyết bàn kế an trị quốc dân, cũng không phải để nghiên cứu đối sách với sự bành trướng của La Mã, mà mong các khanh giải quyết một vấn đề khó khăn làm trẫm rất đau đầu!

Quốc vương chỉ vào chiếc vương miện tỏa ra ánh vàng lấp lánh trên tay người hầu đứng bên mình, nói tiếp:

- Chiếc vương miện này mấy ngày trước đây là do trẫm giao 15 lạng vàng ròng cho thợ đúc thành. Tuy trọng lượng vẫn vậy nhưng trẫm hoài nghi tên thợ đó có thể lấy bớt một phần vàng, thế vào đó một kim loại nào đó. Cho nên, trẫm hi vọng các khanh có thể nghĩ ra cách gì hay kiểm tra xem thực hư ra sao, song nhất thiết không được làm hư hại cái vương miện này!

Lời quốc vương đã dứt. Các đại thần lo lắng nhìn nhau, chẳng ai cất nổi lên lời, họ đều cho rằng chẳng sao có thể làm nổi một việc như thế!

- Thưa bệ hạ theo ý thần trong thiên hạ chỉ có một người có thể giải quyết điều khó khăn làm bệ hạ băn khoăn!

- Ai vậy? - Quốc vương sốt ruột hỏi.

- Đó là Acsimet!

Quốc vương chợt nhớ ra: "Ở Syracut, mọi người nói là chẳng vấn đề khó nào mà Acsimet không giải đáp nổi sao? Giờ đây ngoài việc mời Acsimet tìm ra bí mật chiếc vương miện, hẳn trong nước chẳng tìm ra người thứ hai”. Thế là quốc vương ra lệnh cho người hầu:

- Truyền chỉ, triệu ngay Acsimet vào cung!

Acsimet vào triều. Nghe xong yêu cầu của quốc vương, biết rằng đây là một vấn đề rất khó giải quyết, Acsimet nói:

- Xin bệ hạ cho thần một ít ngày suy nghĩ, thử nghiệm.

Quốc vương Hieron đương nhiên là chấp nhận, bởi ông tin Acsimet.

Acsimet nhận chiếc vương miện đem theo về nhà. Chiếc vương niệm đẹp tuyệt vời đó đâu ngờ lại khiến ông đau đầu suy nghĩ đêm ngày.

Thời gian cứ ngày qua ngày trôi đi, Acsimet vẫn không tìm ra cách gì hữu hiệu. Ông gầy sọp đi, hai mắt hõm sâu, đôi lông mày luôn nhíu lại, quên đêm, quên ngày, ngồi trước bàn cát vẽ vẽ, xóa xóa, khiến người vợ của ông vô cùng lo lắng.

Đã 2 tháng trôi qua Acsimet vẫn chưa tìm ra kết quả nào! Một hôm vào sáng sớm, quốc vương Hieron giáng chỉ truyền Acsimet vào cung. Người vợ nhìn thấy chồng đầu tóc rối bời, tớp túa mồ hôi bèn khuyên chồng vào tắm ở bồn tắm.

Acsimet vừa đi vào bồn tắm vừa nghĩ ngợi, khi cởi bỏ quần áo, dìm mình trong bồn chứa đầy nước sạch, ý nghĩ ông vẫn tập trung ở việc “bí mật chiếc vương miện là ở chỗ nào? Làm sao tìm ra nó?”. Bỗng ông chú ý tới có một phần nước của bồn tắm trào ra khi ông dìm mình trong bồn tắm. Đột nhiên một ý nghĩ lóe lên trong đầu ông khiến ông hét tướng lên:

- Ơ rê ca! Ơ rê ca (Tìm thấy rồi! Tìm thấy rồi)

Và rồi ông nhảy ra khỏi bồn tắm, chạy vọt ra đường, mừng rỡ khôn tả. Mãi khi thấy người đi đường cứ chỉ chỉ trỏ trỏ,  ông mới tỉnh ra là trên người mình chẳng có gì, vội quay về nhà.

Một giờ sau, Acsimet ăn mặc chỉnh tề, đầu óc phấn chấn vào bái kiến quốc vương.

- Thưa bệ hạ thần đã tìm ra cách rất đơn giản để tìm ra bí mật của chiếc vương miện!

- Mau nói, mau nói! Quốc vương Hieron vui sướng giục. Khi đó Acsimet mới gọi người đưa tới 3 vật: một tảng sắt, một tảng vàng ròng, và chiếc vương miện. Cả 3 vật có trọng lượng bằng nhau. Ông lần lượt cho nhúng ngập chúng vào một chiếc bình được đổ đầy nước, và đo lượng nước trào ra.

Kết quả là lượng nước trào ra khi nhúng ngập chiếc vương miện nhiều hơn khi nhúng ngập tảng vàng, ít hơn tảng sắt.

Acsimet giải thích:

- Đáp án chính là đây! Chiếc vương miện không phải bằng toàn vàng ròng, cũng không phải bằng sắt! Khi thợ kim hoàn làm chiếc vương miện này chắc chắn đã trộn không ít bạc vào trong vàng!

Lý lẽ đanh thép của Acsimet khiến tên thợ kim hoàn hết đường chối cãi, phải thú nhận là đã thay một lượng bạc vào để đúc chiếc vương miện.

Vận dụng trang 56 Vật lí 10: Đặt một cái bát bằng kim loại lên mặt nước như thế nào để nó nổi trên bề mặt?

Từ đó, rút ra nguyên tắc để chế tạo tàu, thuyền.

Lời giải:

- Cách đặt bát bằng kim loại để nó nổi trên mặt nước: Ta đặt sao cho phần thể tích của bát ở trên bề mặt nước là lớn nhất, tức là đặt phần đáy bát xuống mặt nước. Vì thể tích của bát lớn nên trọng lượng nước bị chiếm chỗ cũng lớn hơn và sức đẩy có được do nước cũng lớn, cho dù có thêm đồ vật trong bát vẫn nổi trên mặt nước.

- Nguyên tắc chế tạo tàu thuyền:

+ Tạo nhiều phần rỗng trên thuyền.

+ Tàu càng lớn, trọng lượng nước mà tàu chiếm chỗ càng lớn, sức đẩy mà tàu thu được cũng càng lớn.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác: