Công thức tính lực cản và bài tập có lời giải dễ hiểu

Bài viết này sẽ nêu chi tiết về định nghĩa, công thức tính lực cản và cho một số bài tập minh họa chi tiết nhất. Với nhiều cách giải bài tập từ cơ bản đến nâng cao chắc chắc sẽ giúp bạn đọc dễ hiểu và giải quyết những bài tập liên quan đơn giản nhất, mời bạn đọc cùng xem nhé.

Xem thêm:

Định nghĩa về lực cản là gì?

Lực cản được hiểu là sức chống lại chuyển động hay chống lại những tác dụng biến dạng.

Khi một vật đang chuyển động dưới tác dụng của trọng lực hay lực đàn hồi thì động năng và thế năng sẽ có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng tức là cơ năng luôn luôn được bảo toàn.

Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi mà vật chuyển động và chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu mà vật còn chịu tác dụng của lực cản thì cơ năng của vật cũng sẽ biến đổi. Công của lực cản bằng với độ biến thiên của cơ năng.

Công thức tính lực cản chính xác

Công thức tính lực cản = cơ năng của vật ở vị trí sau – cơ năng của vật ở vị trí đầu tiên = độ biến thiên của cơ năng.

Alực cản = W2 – W1 = ΔW

Trong đó có Alực cản là lực cản

                     W2 và W1 lần lượt là cơ năng của vật tại vị trí sau và trước (J)

                     ΔW là độ biến thiên của cơ năng (J)

Công thức tính lực cản đầy đủ nhất

Một số công thức liên quan đến lực cản

Công thức tính cơ năng là:

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgh

Trong đó W là cơ năng của vật (đơn vị J)

                Wđ là động năng của vật (đơn vị J)

                Wt chính là thế năng của vật (đơn vị J)

                m là khối lượng của vật đó (đơn vị kg)

                v là vận tốc của vật (đơn vị m/s)

Công thức tính công khi mà lực cản không đổi tác dụng lên vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì khi đó công được thực hiện bởi lực cản và được tính theo công thức như sau:

A = Flực cản.scosα = -Fcản.s

Trong đó có F là độ lớn lực cản tác dụng (đơn vị N)

                    s là quãng đường vật dịch chuyển (đơn vị m)

                    A là công (đơn vị J)

                    α là góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật đó

Một số bài tập tính lực cản có lời giải dễ hiểu

Bài tập 1: Một vật có khối lượng là 650N rơi với vận tốc ban đầu v0 = 2 m/s với độ cao là 10m xuống đất theo hướng thẳng đứng. Lấy g = 10 m/s2, sau khi chạm xuống đất nó chuyển động thêm là 3m trên mặt đấy theo phương thẳng đứng thì dừng lại. Tính công của lực cản tác dụng lên vật đó?

Lời giải

Chọn gốc thế năng tại mặt phân cách giữa mặt đất và không khí

Cơ năng của vật lúc bắt đầu rơi là:

Wtrước = m.g.h + ½ m.v02 = 6630 (J)

Tại vị trí dừng lại, có tọa độ h’ là -3m

Cơ năng của vật dừng lại là:

Wsau = -mgh’ = -1950 (J)

Độ biến thiên của cơ năng là:

Alực cản = ΔW = Wsau – Wtrước = -8580 (J)

Bài tập 2: Một viên đạn có khối lượng là 15g chuyển động với vận tốc 300 m/s theo phương nằm ngang xuyên qua tấm gỗ dày 4 cm. Vận tốc viên đạn sau khi xuyên qua gỗ là 100 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn là bao nhiêu?

Lời giải

Do lực cản sinh công làm biến đổi động năng của vật nên ta áp dụng định lý biến thiên động năng như sau:

Alực cản  = Wđ2 – Wđ1 => -Fc.s = 1/2mv22 – 1/2mv12

=) –Fc.0,04 = ½.0,015.1002 – ½.0,015.3002

=) Fc = 15000 (N)

Hy vọng với bài viết trên về khái niệm, công thức và bài tập tính lực cản sẽ giúp bạn đọc hiểu, nhớ công thức và biết vận dụng công thức vào đúng bài tập để giải bài tập một cách nhanh chóng nhất nhé.