BÀI 13: TỔNG HỢP LỰC - PHÂN TÍCH LỰC
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 13: TỔNG HỢP LỰC - PHÂN TÍCH LỰC
1.TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC
Hình 13.2
Ảnh
Hình 13.2. Lực tác dụng lên một số vật trong thực tiễn: a) gàu nước đang được kéo lên; b) thùng hàng đang dịch chuyển về bên phải, c) con lắc đang chuyển động
Thảo luận 1
Hình vẽ
1. Quan sát Hình 13.2, nêu ra những lực tác dụng lên từng vật chuyển động.
Ảnh
a) Cái gàu chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây. b) Thùng gỗ chịu tác dụng của trọng lực, phản lực, lực ma sát, lực kéo và lực đẩy của hai bạn nhỏ. c) Con lắc đang chuyển động chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây.
Giải
a) Phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng
Trong trường hợp vật chịu tác dụng bởi nhiều lực cùng một lúc, ta có thể sử dụng các quy tắc toán học để xác định lực tổng hợp: -Quy tắc hình bình hành: lực tổng hợp latex(vecF_t) = latex(vecF_1) + latex(vecF_2) của hai lực đồng quy latex(vecF_1), latex(vecF_2) được biểu diễn bởi vectơ đường chéo của hình bình hành như Hình 13,3. Khi này, gốc của hai vectơ lực phải trùng nhau.
Ảnh
Hình 13.3.Minh hoạ cách tổng hợp lực bằng quy tắc hình bình hành
Phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng
Hình vẽ
- Quy tắc tam giác lực: Ta có thể tịnh tiến vectơ lực latex(F_2), sao cho gốc của nó trùng với ngọn của vectơ lực latex(F_1) như Hình 13.4a. Khi này, vectơ lực tổng hợp latex(F_t) là vectơ nối gốc của latex(F_1) với ngọn của latex(F_2). – Khi vật chịu tác dụng của nhiều hơn hai lực. Ta có thể áp dụng một cách liên tiếp quy tắc tam giác lực để tìm hợp lực. Quy tắc này gọi là quy tắc đa giác lực (Hình 13.4b).
Hình 13.4
Ảnh
Ảnh
Hình 13.4. Minh hoạ cách tổng hợp lực bằng: a) quy tắc tam giác lực b) quy tắc đa giác lực
Ảnh
Định nghĩa
Hình vẽ
Lực tổng hợp là một lực thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật, có tác dụng giống hệt các lực ấy.
Ảnh
Ví dụ
Hình vẽ
Ví dụ: Xét một viên đá quý được gắn vào một sợi dây chuyển nhẹ như Hình 13.5. Khi hệ cân bằng, xác định điểm đồng quy của các lực tác dụng lên viên đá và lực tổng hợp của chúng.
Phân tích hai lực căng dây latex(vecT_1), latex(vecT_2) và trọng lực latex(vecP) tác dụng lên viên đá đồng quy tại điểm O như Hình 13.6. Lực tổng hợp: latex(vecF_t)= latex(vecT_1)+ latex(vecT_2)+ latex(vecP) = latex(vecT)+ latex(vecP) = latex(vec0)
Bài giải
Ảnh
Ảnh
Hình 13.5. Viên đá quý
Hình 13.6
b) Phương pháp phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc
Ảnh
Hình 13.7. a) Khối gỗ được kéo trượt trên mặt phẳng ngang b) Người chơi trượt cát từ đỉnh đồi theo một mặt phẳng nghiêng
Hình 13.8
Ảnh
Hình 13.8. Phân tích : a) lực kéo latex(vecF) trong hình 13.7a; b) trọng lực latex(vecP) trong hình 13.7b
Ví dụ
Hình vẽ
Một cậu bé đang kéo thùng hàng trên mặt đất bằng sợi dây hợp với phương ngang một góc 30° (Hình 13.9). Hãy tìm độ lớn lực kéo thành phần trên hai phương vuông góc và song song với mặt đất, biết độ lớn lực kéo cậu bé tác dụng lên dây là 12 N.
Ảnh
Hình 13.9. Cậu bé kéo thùng hàng trên sàn
Câu hỏi
Hình vẽ
Hãy vận dụng quy tắc phân tích lực để giải thích tại sao khi đưa những kiện hàng nặng từ mặt đất lên xe tải, người ta thường dùng mặt phẳng nghiêng có gần băng tải con lăn để đầy hàng lên thay vì khiêng trực tiếp lên xe.
2. Thí nghiệm tổng hợp lực
Thí nghiệm 1: Tổng hợp hai lực đồng quy
Ảnh
Hình 13.11. Gợi ý bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Tổng hợp hai lực đồng quy * Mục đích: Tổng hợp được hai lực đồng quy. * Dụng cụ: - Một số lực kế (1) có giới hạn do 5 N, lò xo (2) có độ cứng phù hợp. - Bảng từ (3). - Thước êke ba chiều, thước đo góc (4) gắn trên bảng từ. - Dây nối ba nhánh (5) nhẹ, không dãn. - Nam châm (6).
Thí nghiệm 2: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều
Ảnh
Hình 13.12. Gợi ý bố trí thí nghiệm để tổng hợp hai lực song song
Thí nghiệm 2: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều * Mục đích: Tổng hợp được hai lực song song cùng chiều. * Dụng cụ: - Thước nhôm nhẹ (1) có độ chia đến mm, có móc treo di chuyển được. - Các quả cân (2) có khối lượng 50g. - Hai lò xo (3) - Bảng từ, nam châm (4) - Thước định vị (5)
Tiến hành và Báo cáo kết quả thí nghiệm
Hình vẽ
Tham khảo các bước tiến hành thí nghiệm SGK và hoàn thành bảng báo cáo kết quả số liệu thực nghiệm.
3. Kết luận
Kết luận
Hình vẽ
Lực tổng hợp của hai lực song song cùng chiều là một lực: - Song song cùng chiều với các lực thành phần. - Có độ lớn bằng tổng độ lớn của các lực: latex(vecF_t) = latex(vecF_1) + latex(vecF_2) - Có giá nằm trong mặt phẳng của hai lực thành phần, chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy (Hình 13.14) latex((F_1)/(F_2)) = latex((d_2)/(d_1))
4. Bài tập
Luyện tập
Bài kiểm tra tổng hợp
Chọn đáp án đúng
Khi có hai vectơ lực latex(vecF_1, vecF_2) đồng quy, tạo thành 2 cạnh của một hình bình hành thì vectơ tổng hợp lực latex(vecF) có thể: - A. có điểm đặt tại 1 đỉnh bất kì của hình bình hành. - false - B. có phương trùng với đường chéo của hình bình hành - true - C. có độ lớn F=latex(F_1) + latex(F_2) - false - D. cùngchiều với latex(vecF_1) hoặc latex(vecF_2) - false - false - false
Phát biểu nào sau đây về phép tổng hợp lực là sai? - A. Xét về mặt toán học, tổng hợp lực là phép cộng các vectơ lực cùng tác dụng lên một vật. - false - B. Lực tổng hợp có thể xác định bằng quy tắc hình bình hành, quy tắc tam giác lực hoặc quy tắc đa giác lực - false - C. Độ lớn của lực tổng hợp có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng tổng độ lớn của hai lực thành phần. - true - D. Lực tổng hợp là một lực thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật, có tác dụng tương đương các lực thành phần. - false - false - false