Một khúc gỗ khối lượng 2 kg đặt trên sàn nhà. Người ta kéo khúc gỗ bằng một lực \(\overrightarrow{F}\) hướng chếch lên và hợp với phương nằm ngang một góc \(\alpha=30^o\). Khúc gỗ chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 1,5 m/s2 trên sàn. Biết hệ số ma sát trượt giữa gỗ và sàn là 0,25. Lấy g = 10 m/s2. Độ lớn của lực \(\overrightarrow{F}\) là
8,1 N. 10,1 N. 12,1 N. 14,1 N. Hướng dẫn giải:Khúc gỗ chịu tác dụng của các lực: lực kéo \(\overrightarrow{F}\), trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực \(\overrightarrow{N}\) và lực ma sát trượt \(\overrightarrow{F}_{mst}\).
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Phân tích lực \(\overrightarrow{F}\) thành hai lực thành phần vuông góc: \(\left\{{}\begin{matrix}F_x=Fcos\alpha\\F_y=Fsin\alpha\end{matrix}\right.\)
Vì khúc gỗ chuyển động nhanh dần đều, theo Định luật 2 Newton ta có:
\(\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F}_{mst}=m\overrightarrow{a}\) (*)
Chiếu (*) lên trục Ox ta có: \(F_x-F_{mst}=ma\Rightarrow Fcos\alpha-\mu N=ma\) (1)
Chiếu (*) lên trục Oy ta có: \(F_y-P+N=0\Rightarrow N=mg-Fsin\alpha\) (2)
Thay (2) vào (1) ta có: \(Fcos\alpha-\mu\left(mg-Fsin\alpha\right)=ma\)
\(\Rightarrow F=\dfrac{ma+\mu mg}{cos\alpha+\mu sin\alpha}=\dfrac{2.1,5+0,25.2.10}{cos30^o+0,25.sin30^o}=8,1\) N