Giả sử lực F của gió khi thổi theo phương vuông góc với bề mặt cánh buồm của con thuyền tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ của gió, hệ số tỉ lệ là 30. Trong đó F được tính bằng N (Newton) và tốc độ được tính bằng m/s.
- Khi tốc độ của gió là 10m/s thì lực F là bao nhiêu Newton ?
- Nếu cánh buồm chỉ có thể chịu một áp lực tối đa là 12 000 Newton thì con thuyền có thể đi được trong gió với tốc độ tối đa là bao nhiêu ?
Quảng cáo
4 câu trả lời 106
Chào bạn, đây là lời giải chi tiết cho bài toán về lực gió và cánh buồm.
### Phân tích đề bài
1. **Mối quan hệ:** Lực gió (F) **tỉ lệ thuận** với bình phương tốc độ gió (v).
2. **Công thức:** Ta có thể viết mối quan hệ này dưới dạng một phương trình:
$F = k \cdot v^2$
Trong đó:
* F là lực gió (đơn vị: Newton - N).
* v là tốc độ gió (đơn vị: mét/giây - m/s).
* k là hệ số tỉ lệ.
3. **Hệ số tỉ lệ (k):** Đề bài cho biết hệ số tỉ lệ là **k = 30**.
Vậy, công thức cụ thể cho bài toán này là:
**$F = 30 \cdot v^2$**
Bây giờ chúng ta sẽ dựa vào công thức này để giải các câu hỏi.
---
### Câu 1: Khi tốc độ của gió là 10m/s thì lực F là bao nhiêu Newton?
**Bước 1: Ghi lại các thông tin đã biết**
* Tốc độ gió: $v = 10$ m/s
* Công thức: $F = 30 \cdot v^2$
**Bước 2: Thay tốc độ gió vào công thức**
$F = 30 \cdot (10)^2$
**Bước 3: Tính toán**
$F = 30 \cdot 100$
$F = 3000$
**Kết luận:** Khi tốc độ của gió là 10 m/s, lực F tác dụng lên cánh buồm là **3000 Newton**.
---
### Câu 2: Con thuyền có thể đi được trong gió với tốc độ tối đa là bao nhiêu?
**Bước 1: Ghi lại các thông tin đã biết**
* Lực tối đa cánh buồm chịu được: $F_{max} = 12\,000$ N
* Công thức: $F = 30 \cdot v^2$
**Bước 2: Thay lực tối đa vào công thức để tìm tốc độ tối đa (v_max)**
$12\,000 = 30 \cdot v_{max}^2$
**Bước 3: Giải phương trình để tìm $v_{max}^2$**
Chia cả hai vế cho 30:
$v_{max}^2 = \frac{12\,000}{30}$
$v_{max}^2 = 400$
**Bước 4: Tìm $v_{max}$ bằng cách lấy căn bậc hai**
$v_{max} = \sqrt{400}$
$v_{max} = 20$
**Bước 5: Kiểm tra đơn vị và ý nghĩa**
Vì tốc độ là một đại lượng không âm, ta chỉ lấy giá trị dương. Đơn vị của tốc độ tối đa là m/s.
**Kết luận:** Con thuyền có thể đi được trong gió với tốc độ tối đa là **20 m/s**.
---
### Tóm tắt kết quả
* **Lực gió khi tốc độ là 10 m/s:** **3000 N**.
* **Tốc độ gió tối đa an toàn cho thuyền:** **20 m/s**.
Câu 1: Lực khi gió 10 m/s
F=k⋅v2=30⋅102=30⋅100=3000 NF = k \cdot v^2 = 30 \cdot 10^2 = 30 \cdot 100 = 3000\,\text{N}F=k⋅v2=30⋅102=30⋅100=3000N
Vậy F=3000 NF
= 3000\,\text{N}F=3000N
Câu 2: Tốc độ tối đa chịu lực 12 000 N
Fmax=k⋅vmax2 ⟹ 12 000=30⋅vmax2F_{\max} = k \cdot v_{\max}^2 \implies 12\,000 = 30 \cdot v_{\max}^2Fmax=k⋅vmax2⟹12000=30⋅vmax2 vmax2=12 00030=400v_{\max}^2 = \frac{12\,000}{30} = 400vmax2=3012000=400 vmax=400=20 m/sv_{\max} = \sqrt{400} = 20\,\text{m/s}vmax=400=20m/s
Vậy vmax=20 m/sv_{\max} = 20\,\text{m/s}vmax=20m/s
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
103771 -
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
68984 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
56864 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
47673 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
44539 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
36974 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
35600
