Khởi động: Một hãng ô tô sử dụng cùng loại động cơ cho hai chiếc ô tô A và B có khối lượng như nhau. Khi cho hai ô tô này chạy thử nghiệm trên cùng quãng đường 100 km, với cùng tốc độ 72 km/h, các kĩ sư thấy rằng ô tô A tiêu thụ ít nhiên liệu hơn nhiều so với ô tô B. Tại sao lại có sự khác biệt như vậy?
Lời giải:
- Có sự khác biệt như vậy là do 2 ô tô này có thiết kế khác nhau nên chịu lực cản của không khí là khác nhau. Ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn nên tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với ô tô B.
I. Lực cản của chất lưu
Hoạt động:
a) Bằng cảm nhận trực giác, em thử đoán xem độ lớn của lực cản phụ thuộc vào những yếu tố nào?
b) Em hãy tìm những thí nghiệm để chứng minh cho những dự đoán của em.
Lời giải:
- Độ lớn của lực cản phụ thuộc vào những yếu tố : hướng chuyển động , hình dạng của vật, bề mặt diện tích tiếp xúc
- Thí nghiệm chứng minh:
+ Khi đi xe máy trên đường, nếu ta đi cùng chiều gió thì có cảm giác không gặp trở ngại trong việc chuyển động. Nếu ta đi ngược hướng chiều gió thì sẽ bị cản nhiều hơn.
+ Khi thả diều: con diều có đầu nhọn hơn sẽ bay được cao hơn. con diều có đầu bẹt thì bay thấp hơn.
+ Khi ta kéo thùng catong trên sàn nhà thì sẽ ít bị cản hơn khi kéo một cái tủ áo quần bằng gỗ.
Câu hỏi 1: Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô nào chịu lực cản nhỏ hơn?
Lời giải:
- Trong hình ở phần mở đầu bài học, ô tô A chịu lực cản nhỏ hơn ô tô B.
Câu hỏi 2: Nêu thêm một số ví dụ chứng tỏ lực cản của không khí liên quan đến hình dạng và tốc độ của vật.
Lời giải:
- Ví dụ 1: Vận động viên đua xe đạp khi cần tăng tốc họ thường gập người về phía trước để giảm lực cản của không khí lên cơ thể, cũng như mũ của họ cũng có hình dạng đặc biệt.
- Ví dụ 2: Nếu chạy xe máy với tốc độ 50 km/h thì bị gió tạt vào mặt làm rát mặt, còn nếu chạy 20 km/h thì không có cảm giác gió tạt vào mặt.
Hoạt động: Quan sát Hình 19.2 và thảo luận để làm sáng tỏ về lực cản của nước phụ thuộc vào hình dạng của các vật chuyển động trong nước như thế nào.
Lời giải:
- Lực cản của nước phụ thuộc vào hình dạng của các vật chuyển động trong nước:
+ Tất cả các vật chuyển động dưới nước trong hình đều có hình đầu nhọn để làm giảm bớt lực cản của nước.
II. Lực nâng của chất lưu
Câu hỏi 1: Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung. Tại sao chúng không bị rơi xuống đất do trọng lực (Hình 19.5b)?
Lời giải:
- Chuồn chuồn có thể bay lượn trong không trung mà không bị rơi xuống đất do trọng lực vì chúng chịu tác dụng của lực nâng của không khí.
Câu hỏi 2: Biểu diễn các lực tác dụng lên một khinh khí cầu đang lơ lửng trong không khí (Hình 19.5a).
Lời giải:
Các lực tác dụng lên một khinh khí cầu đang lơ lửng trong không khí được biểu diễn như sau:
Câu hỏi 3: Hình 19.6 biểu diễn các vectơ lực tác dụng lên một máy bay đang bay ngang ở độ cao ổn định với tốc độ không đổi. Nếu khối lượng tổng cộng của máy bay là 500 tấn thì lực nâng có độ lớn bao nhiêu?
Lời giải:
- Trọng lượng của máy bay là : 500 000 x 9.8 = 4 900 000N.
- Lực nâng máy bay lên cao phải có độ lớn bằng trọng lượng của máy bay và bằng 4 900 000N
Câu hỏi 4: Nêu những điểm khác biệt giữa lực cản và lực nâng.
Lời giải:
- Sự khác biệt giữa lực cản và lực nâng: Lực cản làm cản trở chuyển động của vật; lực nâng làm duy trì trạng thái chuyển động của vật.
Em có thể?
1. Giải thích tại sao các phương tiện giao thông tốc độ cao lại cần có hình con thoi.
Lời giải:
- Lực cản phụ thuộc vào hình dạng và tốc độ của vật. Khi xe chạy với tốc độ cao thì lực cản tác dụng lên xe lớn, muốn giảm lực cản này ta cần thay đổi hình dạng của xe. Các kĩ sư đã nghiên cứu và chứng minh được rằng, xe được thiết kế hình con thoi sẽ giảm được lực cản nhiều nhất. Do đó, các phương tiện giao thông tốc độ cao cần có hình con thoi.
2. Chỉ ra được lực nâng và lực cản khi máy bay hạ cánh hoặc cất cánh.
Lời giải:
+ Khi máy bay cất cánh, phần trước máy bay hướng lên, khi đó lực nâng tăng dần, giúp cho máy bay chuyển động lên cao hơn.
+ Ngược lại khi máy bay hạ cánh thì phần đầu máy bay hơi hướng xuống, lực nâng khi đó giảm dần giúp cho máy bay hạ thấp độ cao dần dần cho đến khi tiếp xúc với đường băng.