Vì sao tăng khối lượng chưa chắc làm quãng đường phanh dài hơn trong mô hình ma sát đơn giản?

Giải thích nguyên lý

Với vật trượt trên mặt ngang và chỉ bị ma sát trượt hãm, tăng khối lượng làm cả động năng ban đầu lẫn lực ma sát tăng cùng tỉ lệ. Gia tốc chậm dần μg không phụ thuộc khối lượng. Vì vậy quãng đường dừng ở cùng tốc độ có thể bằng nhau. Kết luận này thuộc mô hình cụ thể, không phải khẳng định mọi xe thật có quãng phanh bằng nhau.

Ví dụ tính từng bước

Hai khối 1 kg và 2 kg trượt với 4 m/s, μ = 0,4, g = 10 m/s². Lực hãm lần lượt 4 N và 8 N. Động năng ban đầu 8 J và 16 J. Quãng đường dừng bằng động năng chia lực hãm: 8/4 = 16/8 = 2 m. Cùng gia tốc hãm có độ lớn 4 m/s².

Điểm dễ hiểu sai

Không bỏ qua điều kiện lực hãm tỉ lệ với khối lượng. Nếu lực hãm giữ cùng 4 N cho hai khối, kết quả sẽ khác.

Tự kiểm tra

Nếu khối 2 kg chỉ chịu lực hãm không đổi 4 N, quãng dừng là bao nhiêu? Đáp án: 16/4 = 4 m.

Điều kiện áp dụng

Mặt ngang, ma sát trượt không đổi, không lực cản khác; không dùng mô hình thay quy chuẩn an toàn giao thông hay thông số phanh thật.

Đọc hình minh họa

Hai khối có khối lượng khác nhau, cùng tốc độ và cùng quãng dừng 2 m; lực ma sát và động năng tăng cùng tỉ lệ. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao