2.56Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc...

Phương pháp giải:

a) Đầu tiên, xác định các lực tác dụng lên vận động viên và độ lớn của chúng. Trong trường hợp này, các lực bao gồm: Trọng lực (P), Phản lực của mặt đất (N), và Lực ma sát (F$_{ms}$).

b) Tính thành phần theo phương mặt dốc của lực trọng lực (P$\_$x) bằng cách sử dụng công thức P$\_$x = Pcosθ.

c) Tính hợp lực theo phương mặt dốc (F$_x$) bằng cách lấy P$\_$x trừ đi lực ma sát (F$_{ms}$). Sau đó, giải thích tại sao vận động viên đang trượt xuống dốc nhanh dần.

d) Giải thích tại sao phản lực của mặt đất lên vận động viên không giúp tăng tốc của chuyển động.

e) Chứng minh rằng thành phần theo phương vuông góc với mặt dốc của trọng lực bằng phản lực của mặt đất lên vận động viên.

Câu trả lời:

a) Các lực tác dụng lên vận động viên gồm: Trọng lực (P) = 350 N, Phản lực của mặt đất (N) = 329 N, và Lực ma sát (F$_{ms}$) = 60 N.

b) Thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực là P$_{x}$ = Pcos20° = 329 N.

c) Hợp lực theo phương mặt dốc là F$_x$ = P$_x$ - F$_{ms}$ = 329 - 60 = 269 N. Hợp lực này có chiều xuống dốc, tạo ra gia tốc tăng và vận động viên trượt xuống dốc nhanh dần.

d) Phản lực của mặt đất không có thành phần nào theo phương mặt dốc nên không có vai trò trong việc tăng tốc cho vận động viên trượt xuống dốc.

e) Thành phần theo phương vuông góc với mặt dốc của trọng lực (P$\_$y) bằng Phản lực của mặt đất (N) = 329 N. Điều này chứng tỏ rằng các lực tác dụng lên vận động viên đều cân bằng khi xem xét theo phương vuông góc với mặt dốc.