Giải bài tập Vật lý 10 Bài 19: Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

§19. QUY TẮC HỘP Lực SONG SONG
CÙNG CHIỀU
A.
KIẾN THỨC Cơ BẢN
I. Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiểu
Quy tắc
Hợp lực của hai lực cong song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy.
Giá của hợp lực 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 19.1)
F = h + F2
^• = 77- (chia trong)
F2 d,
Dễ dàng thấy rằng, quy tắc trên vẫn đúng cho cả trường hợp thanh AB không vuông góc với hai lực thành phần Fj và F2 (Hình 19.1).
II. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng
Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực song song ở trạng thái cân bằng thì:
Ba lực đó phải có giá đồng phẳng.
Lực ở trong phải ngược chiều với hai lực ở ngoài
Hợp lực của hai lực ở ngoài phải cân bằng với lực ở trong.
Trên hình 19.2: Hợp lực F của hai lực ẼJ và Ẽ2 phải cân bằng với lực Ẽ3.
B. HOẠT ĐỘNG
C1. a) Lực kế chỉ giá trị F bằng bao nhiêu?
b) Chứng minh rằng, có thể tìm được tỉ số
p d, , ,	, ,	 .
p = J (cbo bởi thí nghiệm) bằng cách
vận dụng quy tắc momen lực đối với trục quay o.
rrT
I I
i
Miếng chất dẻo
Hình 19.3
C2 . Trên hình 19.4 coi thước là một đoạn thẳng ngang. Hãy biểu diễn các vectơ lực Pl, P2 và hợp lực p của chúng.
C3. a) Tại sao trọng tâm của chiếc nhẫn lại nằm ngoài phần vật chất của vật
(Hình 19.5)?
b) Nêu một sô' vật khác có trọng tâm nằm ngoài phần vật chất của vật.
C4
Hình 19.5
. Vận dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều, hãy nêu những đặc điểm của hệ ba lực song song cân bằng (Hình 19.6).
c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
Một người gánh thùng gạo nặng 300 N và một thùng ngô nặng 200 N. Đòn gánh dài lm. Hỏi vai người đó phải đặt ở điểm nào, chịu một lực bàng bao nhiêu? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh.
Hai người dùng một chiếc gậy để khiêng một cỗ máy nặng 1000 N. Điểm treo cỗ máy cách vai người đi trước 60 cm và cách vai người đi sau 40 cm. Bõ qua trọng lượng của gậy, hỏi mỗi người chịu một lực bằng bao nhiêu?
Một tấm ván nặng 240 N được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm ván cách điểm tựa A 2,4 m và cách điểm B 1,2 m. Hỏi lực mà tấm ván tác dụng lẽn điểm tựa A bằng bao nhiêu?
D. 60 N. 12cm
A. 160 N;	B, 80N;	c. 120 N
Hãy xác định trọng tâm của một bản phẵng mỏng,
6 cm
ị 3 cm
đồng chất, hình chữ nhật, dài 12cm, rộng 6cm, bị cắt mất một phần hình vuông có cạch 3 cm ở một góc (Hình 19.7).
Hình 19.7
D. LỜI GIẢI
Hoạt động
Cl. a) Lực kế chỉ giá trị F = P] + p2.
Pxdi = p2d2hay = ặt p2
b) Coi thước là vật có trục quay qua (O), cần bằng dưới tác dụng của hai lực gầy momen là P] và p2. Áp dụng quy tắc momenta có Oi o O2
-Ị—1
C2. Trang 104 SGK.
G
Hình 19.9
Hình 19.8
)F3
C3. a) Hình dung chia nửa đường tròn thành n phần nhỏ bất kì mb m2, mn thì mỗi phần nhỏ này đều có 1 phần đốì xứng với nó qua tâm o, có khối lượng m’l = mb m’2 = m2; ... hợp lực của từng cặp hai trọng lực nhỏ Pj và Pi' phải đặt tại o nên trọng tâm G của vòng nhẫn trùng tâm o của nhẫn, b) — Quả bóng có trọng tâm G trùng tâm quả bóng nằm ngoài vật chất làm bóng.
- Cái hộp rỗng.	Qj
C4. Những đặc điểm của hệ ba lực song song, cân bằng (hình 19.10):
Ba lực phải có giá đồng phẳng;
Lực ở trong phải ngược chiều với hai F lực ở ngoài;
Hình 19.10
- Hợp của hai lực ở ngoài phải cân bàng với lực ở trong F:i +' F = 0 F = FI + F-2
= (k k d, •
1. Học sinh xem trang 106 SGK.
A	0
B
2. Lực đè lẽn vai là họp trọng lượng của
gạo P| và của ngô P;ỉ (hình 19.11). Áp
dụng quy tắc họp lực song song ta có
Pl
F = P, + p2 = 500 (N)
Câu hỏi và bài tập
OB
OA
OA
2.AB
0,4 (m).
Hi11.il 19.11
P2 2	5
Khi khiêng máy, đòn khiêng đè lên vai người A lực FA đè lên vai người B lực F,, // FA sao cho p là hợp lực cùa chúng (hình 19.12). Áp dụng quy tắc hợp lực song song
Ta có:
Fa
Fh
Fa + F|ị = p = 1000N
ỈA
F.J
OB
OA
FA =400 N F„ -- 600 N
B. 80 (N).
Tấm ván đè lên bờ A lực Fv đè lên bờ B lực F„ // FA sao cho p là hợp cùa hai lực đó. Ap dụng quy tắc hợp lực song song ta có:
F.\ + F|Ì = P = 240 N Jk _ GB _ L2 _ 1 f" “ GÃ - 2,4 - 2 240
' 3
Hình 19.12
Fa
80 (N) (hình 19.13)
Hình dung bán phẳng được ghép từ hai hình chữ nhật ABCD vá DEFH. Trọng lượng của ban phẩng là hợp trọng lượng cua hai hình chữ nhật Diện tích ABCD: S| = 6 X 9 = 54 (cm") Trọng lượng cùa ABCD:
P| = mig = DS|hg.
Diện tích DEFH: S:i = 3.3 = 9 (cm") Trọng lượng cùa DEFH: p? = DSdag.
^77777777
Hìn.ỉỉ 19.13
[ 11II/I ỉ I i
(Với D là khối lượng riêng của chất làm bán phấng, h là chiều dày cua bản)
77 = 77“ = 77 = 6; Theo định lí Ta-lét ta có “ = 777- p, S2 9	•	d, . GG,
Theo Pit.ago: G1G2 = -Ựg,K2 + G2K’ = yj&' i- 1,5" — 6,1.8 (cm)
Ap dụng quy tác hợp lực song song ta có:
GGỵ
GG,
cP _ P; d, - R,
= 6 => GG|=
0,88 (cm)