Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta khảo sát về dạng bài tổng hợp lực từ đơn giản đến phức tạp thông qua nội dung Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức.
Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung được DapAnHay trình bày chi tiết bên dưới đây.
- Tổng hợp lực là phép thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy.
- Lực thay thế này gọi là hợp lực.
- Về mặt toán học, ta có thể tìm hợp lực bằng phép cộng vectơ:
\(\overrightarrow {{F}} \) = \(\overrightarrow {{F_1}} \) + \(\overrightarrow {{F_2}} \) + \(\overrightarrow {{F_3}} \) + ... (13.1)
a. Tổng hợp hai lực cùng phương
- Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, cùng chiều nên lực tổng hợp cũng cùng phương, cùng chiều với hai lực thành phần và có độ lớn bằng tổng của hai lực thành phần cộng lại: \(F = {F_1} + {F_2}\)
- Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều nên lực tổng hợp sẽ có chiều giống với lực thành phần có độ lớn lớn hơn. Độ lớn: \(F = \left| {{F_1} - {F_2}} \right|\)
b. Tổng hợp hai lực đồng quy – Quy tắc hình bình hành
- Từ các thí nghiệm và thực tế, người ta thấy rằng phép tổng hợp hai lực đồng quy tuân theo quy tắc hình bình hành sau đây (Hình 13.3):
+ Bước 1: Vẽ hai vectơ \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) đồng quy tại 0.
+ Bước 2: Vẽ một hình bình hành có hai cạnh liền kề trùng với hai vectơ \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \).
Hình 13.3. Tổng hợp lực theo quy tắc hình bình hành
+ Bước 3: Vẽ đường chéo hình bình hành có cùng gốc 0. Vectơ hợp lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) trùng với đường chéo này.
- Tổng hợp lực là phép thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực. - Tổng hợp hai lực cùng phương và đồng quy đều tuân theo quy tắc cộng véc tơ. |
---|
a. Các lực cân bằng
- Xét trường hợp vật đứng bên dưới tác dụng của nhiều lực. Khi đó tổng hợp các lực tác dụng lên vật bằng 0. Ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực cân bằng và vật ở trạng thái cân bằng.
\(\overrightarrow {{F}} \) = \(\overrightarrow {{F_1}} \) + \(\overrightarrow {{F_2}} \) + \(\overrightarrow {{F_3}} \) + ... = 0 (13.2)
Hình 13.4. Hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) cân bằng nhau
b. Các lực không cân bằng
- Khi hợp lực của các lực khác 0 thì các lực này không cân bằng. Hợp lực hay lực không cần bằng này tác dụng vào một vật có thể làm thay đổi vận tốc của vật.
- Nếu các lực tác dụng lên một vật cân bằng nhau thì hợp lực tác dụng lên vật bằng 0. - Nếu các lực tác dụng lên một vật không cân bằng thì hợp lực tác dụng lên vật đó khác 0. Khi đó, vận tốc của vật thay đổi (độ lớn, hướng). |
---|
Phân tích lực là phép thay thế một lực thành hai lực thành phần có tác dụng giống hệt như lực ấy.
a. Quy tắc
- Thường người ta phân tích lực thành hai lực vuông góc với nhau để lực thành phần này không có tác dụng nào theo phương của lực thành phần kia.
- Phân tích lực là phép làm ngược lại với tổng hợp lực nhưng chỉ được áp dụng vào trường hợp riêng nêu ở trên. Hình 13.8 cho biết cách phân tích một lực \(\overrightarrow {{F}} \) theo hai trục.
Hình 13.8
b. Chú ý
- Chỉ khi xác định được một lực có tác dụng theo hai phương vuông góc góc nào thì mới phân tích lực theo hai phương vuông góc đó.
c. Ví dụ
- Xét một vật đang trượt trên một mặt phẳng nghiêng nhẵn (Hình 13.9). Trọng lực \(\overrightarrow {{P}} \) có tác dụng: một mặt nó ép vật vào mặt phẳng nghiêng, mặt khác nó kéo vật trượt theo mặt phẳng nghiêng xuống dưới.
- Vì thế ta phân tích trong lực \(\overrightarrow {{P}} \) theo hai phương vuông góc như Hình 13.9.
Hình 13.9
Phân tích lực là phép thay thế một lực bằng hai lực thành phần có tác dụng giống hệt lực đó. |
---|
Bài 1: Hai tàu kéo giống nhau dùng dây cáp để kéo một tàu chở hàng bị chết máy vào cảng bằng hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) như hình dưới đây.
- Tàu chở hàng sẽ chuyển động theo hướng nào?
- Làm thế nào để tính được độ lớn của lực kéo tác dụng lên tàu chở hàng?
Hướng dẫn giải
- Tàu chở hàng sẽ chuyển động theo hướng của lực tổng hợp (mũi tên màu hồng) được xác định theo hai lực thành phần \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \)
- Để tính được độ lớn của lực kéo tác dụng lên tàu chở hàng ta phải xác định được độ lớn của các lực thành phần \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}}\) đồng thời phải xác định được góc hợp bởi hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}}\)
Bài 2: Hãy nêu quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương.
Hướng dẫn giải
Quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương:
Lực tổng hợp của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} \) cùng phương là một lực \(\overrightarrow F \)
- Phương: cùng phương với hai lực thành phần
- Chiều:
+ \(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{F_2}} \Rightarrow \overrightarrow F \uparrow \uparrow \overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} \)
+ \(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_2}} \): thì \(\overrightarrow F \) sẽ cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn
- Độ lớn:
+ \(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{F_2}} \Rightarrow F = {F_1} + {F_2}\)
+ \(\overrightarrow {{F_1}} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{F_2}} \Rightarrow F = \left| {{F_1} - {F_2}} \right|\)
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Tổng hợp lực: song song và đồng quy
- Phân tích lực thành các lực thành phần vuông góc
- Vận dụng được kiến thức về chuyển động ném xiên để giải thích một số tình huống đơn giản trong cuộc sống.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Hai lực có giá đồng quy có độ lớn 7 N và 13 N. Độ lớn hợp lực của hai lực này không thể có giá trị nào sau đây?
Một chất điểm chuyển động dưới tác dụng của hai lực có giá đồng quy F1 và F2 thì vectơ gia tốc của chất điểm
Hai lực đồng quy hợp với nhau một góc α, hợp lực của hai lực này có độ lớn là
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 13để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi 1 trang 56 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 57 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 57 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 57 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 57 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 58 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 58 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 58 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 59 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Hai lực có giá đồng quy có độ lớn 7 N và 13 N. Độ lớn hợp lực của hai lực này không thể có giá trị nào sau đây?
Một chất điểm chuyển động dưới tác dụng của hai lực có giá đồng quy F1 và F2 thì vectơ gia tốc của chất điểm
Hai lực đồng quy hợp với nhau một góc α, hợp lực của hai lực này có độ lớn là
Cho ba lực đồng quy, cùng độ lớn F và cùng nằm trong một mặt phẳng. Biết góc tạo bởi các lưc \( (\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} ) = (\overrightarrow {{F_2}} ,\overrightarrow {{F_3}} ) = {120^0}\). Hợp lực của chúng bằng
Một chất điểm chịu tác dụng của hai lực thành phần có độ lớn 6 N là 8 N. Biết hợp lực của hai lực này có giá trị 10 N, góc tạo bởi hai lực này là
Hai lực có giá đồng quy có độ lớn 5 N và 14 N. Độ lớn hợp lực của hai lực này không thể có giá trị nào sau đây?
Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời của hai lực thành phần vuông góc với nhau có độ lớn lần lượt là F2= 20 N và F1. Biết hợp lực trên có độ lớn là 30 N. Giá trị của F1 là:
Hợp lực của hai lực có độ lớn F và 2F có thể
Hai lực có giá đồng quy có độ lớn 7 N và 13 N. Độ lớn hợp lực của hai lực này không thể có giá trị nào sau đây?
Hai lực có giá đồng quy có độ lớn là 3 N là 4 N và có phương vuông góc với nhau. Hợp lực của hai lực này có độ lớn là
Tại sao lực đẩy của người bố trong hình 13.1b có tác dụng như lực đẩy của hai anh em?
Hình 13.1. Ví dụ về tổng hợp lực
Dựa vào Hình 13.2, hãy nêu cách xác định độ lớn và chiều của hợp lực trong hai trường hợp:
a) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, cùng chiều (Hình 13.2a)
b) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều (Hình 13.2b)
Nêu quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương.
Cho hai lực đồng quy có độ lớn \({F_1} = 6N\) và \({F_2} = 8N\).
Nếu hợp lực có độ lớn F = 10N thì góc giữa hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) bằng bao nhiêu? Vẽ hình minh họa.
Giả sử lực kéo của mỗi tàu kéo ở đầu bài đều có độ lớn bằng 8000 N và góc giữa hai dây cáp bằng \({30^0}\).
a) Biểu diễn các lực kéo của mỗi tàu và hợp lực tác dụng vào tàu chở hàng.
b) Tính độ lớn của hợp lực của hai lực kéo.
c) Xác định phương và chiều của hợp lực.
d) Nếu góc giữa hai dây cáp bằng \({90^0}\) thì hợp lực của hai lực kéo có phương, chiều và độ lớn như thế nào?
Quan sát quyển sách đang nằm yên trên mặt bàn (Hình 13.5)
Hình 13.5
a) Có những lực nào tác dụng lên quyển sách?
b) Các lực này có cân bằng không? Vì sao?
Một ô tô chịu một lực \({F_1} = 400N\) hướng về phía trước và một lực \({F_1} = 300N\) hướng về phía sau (Hình 13.6). Hỏi hợp lực tác dụng lên ô tô có độ lớn bằng bao nhiêu và hướng về phía nào?
Quan sát cặp tình huống ở Hình 13.7.
a) Tình huống nào có hợp lực khác 0?
b) Mô tả sự thay đổi vận tốc (độ lớn, hướng) của mỗi vật trong hình, nếu có.
Một vật được giữ yên trên một mặt phẳng nhẵn bởi một lò xo (Hình 13.9).
1. Có những lực nào tác dụng lên vật?
2. Phân tích trọng lực tác dụng lên vật thành hai lực thành phần và nêu rõ tác dụng của hai lực này.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *