Câu hỏi:

11/07/2024 3,072 Lưu

Một người lái xe chữa cháy nhận lệnh đến một vụ cháy đặc biệt quan trọng. Đường nhanh nhất có thể đến đám cháy phải qua một chiếc cầu có dạng cung tròn với bán kính cong R = 50,0 m và cầu chỉ chịu được áp lực tối đa 60 000N. Xe chữa cháy có trọng lượng 200 000 N. Giả thiết chỉ có xe chữa cháy chuyển động tròn đều qua cầu thì cần điều khiển xe chạy với tốc độ như thế nào để cầu không bị quá tải?

Quảng cáo

Trả lời:

verified
Giải bởi Vietjack

Lời giải

Một trong số những giải pháp dễ thực hiện đối với người lái xe đó là tăng tốc (từ dưới chân cầu) đến vận tốc cần thiết và điều khiển xe chuyển động tròn đều qua cầu với vận tốc v.

Media VietJack

Khi xe chuyển động tròn đều trên cầu, theo định luật II Newton tại mọi vị trí ta luôn có: \[m\overrightarrow g + \overrightarrow Q = m\overrightarrow a \]

Chọn chiều dương (+) hướng vào tâm:

\[mg\cos \alpha - Q = m\frac{{{v^2}}}{R}\]

\[ \Rightarrow Q = mg\cos \alpha - m\frac{{{v^2}}}{R}\]

Theo định luật III Newton thì áp lực xe tác dụng lên cầu có độ lớn là:

\[N = Q = mg\cos \alpha - m\frac{{{v^2}}}{R}\]

Vậy N lớn nhất khi α = 0 và giá trị đó không được vượt giới hạn áp lực cho phép của cầu.

Ta có: \[P - m\frac{{{v^2}}}{R} \le {N_{\max }}\]

\[ \Rightarrow v \ge \sqrt {\frac{{P - {N_{\max }}}}{m}R} = \sqrt {\frac{{200000N - 60000N}}{{20000}}\left( {50,0m} \right)} \]

\[ \Rightarrow v \approx 18,7m/s \approx 67,3km/h\]

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Lời giải

Đáp án đúng là: C

A – đúng vì tốc độ góc: 3000 vòng/ phút = \[\frac{{3000.2\pi }}{{60}} = 100\pi \left( {rad/s} \right)\]

Hay trong khoảng thời gian 0,01 giây thì độ dịch chuyển góc của một điểm bất kì trên bánh xe bằng π radian.

B – đúng vì \[v = \omega r = 100\pi .0,1 = 10\pi \,\left( {m/s} \right)\]

C – sai vì chỉ những điểm nằm trên cùng một đường thẳng nối từ tâm quỹ đạo ra mới có tốc độ hơn kém nhau 20π m/s.

D – đúng vì gia tốc hướng tâm \[a = \frac{{{v^2}}}{r}\] tỉ lệ nghịch với bán kính quỹ đạo.

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP