Giải bài tập Vật lý 10 Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm

Chương II: ĐỘNG Lực HỌC CHAT ĐI6M
§9« TỔNG HỢP Và phân tích Lực.
ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CÙA CHẤT ĐIEM
KIẾN THỨC Cơ BẢN
Lực. Cân bằng lực
Lực là đại lượng-vectơ đặc trúng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.
Các lực cân bằng là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.
Đường thẳng mang vectd lực gọi là giá của lực. Hai lực cân bàng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
Đdn vị của lực là niuttín (N).
Tổng hợp lực
Định nghĩa
Tổng hợp lụ'c là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bàng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy.
Lực thay thê'này gọi là hợp lực.	Q
Quy tắc hình bình hành	Hình 9.1 pT
Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình binh hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng (Hình 9.1) Về mật toán học, ta viết: F = Fi + Fa
Điểu kiện cân bằng của chât điểm
Muốn cho một chất điểm đựng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không.	F = Fi + Fa + ... = ó
Phân tích lực
Định nghĩa
Phân tích lực là thay thế một lực bằng hái lụp hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó. Các lực thay thế này gọi là các lực thành phần.
Chú ý
Phân tích lực là phép làm ngược lại với tổng hợp lực, do đó nó cũng tuân theo quy tắc hình bình hành. Tuy nhiên, chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nào thì mái phân tích lực đó theo hai phương ấy.
HOẠT ĐỘNG
c,. Vật nào tác dụng vào cung làm cung biến dạng? Vật nào tác dụng vào mũi tên làm mũi tên bay đi (Hình 9.2)?
c2. Những lực nào tác dụng lên quả cầu (Hình 9.3)? Các lực này do những vật nào gây ra?
o
flirt A 9.2	Hlnh 9 3
c3. Từ thí nghiệm trên ta rút ra được kết luận gì về tính chất của lực?
c4. Trong trường họp có nhiều lực đồng quy thì vận dụng quy tắc này như thế nào?
c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Phát biểu định nghĩa cùa lực và điều kiện cân bằng của một chất điểm.
Tổng hợp lực là gi? Phát biểu quy tắc hình bình hành.
Hợp lực Fcủa hai lực đồng quy F, và F2 có độ lớn phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Phân tích lực là gì? Nêu cách phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo hai phương cho trước.
Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 9 N và 12 N.
Trong số các giá trị sau đây, giá trị nào là độ lớn cua hợp lực?
A. 1 N;	B. 2 N;	c. 15 N;	D. 25 N.
Góc giữa hai lực đồng quy bằng bao nhiêu?
Cho hai lực đồng quy có cùng độ lớn 10 N.
Góc giữa hai lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 10 N?
A. 90°;	B.12O0;	c. 60°;	D.
Vẽ hình minh họa.
Phân tích lực F thành hai lực Fj và F2 theo hai phương OA và OB
(Hình 9.4). Giá trị nào sau đây là độ lớn cúa hai lực thành phần?
A. F, = F2 = F;	B. F| = F, = IF;
c. F, = F2 = 1,15F;	D. F, = F2 = 0.58F.
Một vật có trọng lượng p = 20N được treo vào một vòng nhẫn o (coi là chất điểm). Vòng nhần được giữ yên bằng hai dây OA và OB (Hình 9.5). Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc 120°. Tìm lực căng của hai dây OA và OB.
Hỉnh 9.5
Em hãy đứng vào giữa hai chiếc bàn đặt gần nhau, mỗi tay đặt lên một bàn rồi dùng sức chống tay đế’ nâng người lên khỏi mặt đất. Em làm lại như thế vài lần, mỗi lần đẩy hai bàn ra xa nhau một chút. Hãy báo cáo kinh nghiệm mà em thu được.
D. LỜI GIẢI
• Hoạt động
Cp Tay người tác dụng vào cung (vào cán cung và dầy cung) làm cung biến dạng.
Dây cung tác dụng vào mũi tên làm mũi tên có gia .tốc, bay đi.
C2.
C3.
Trái Đất tác dụng lực hút lên quả cầu: p
Dây treo tác dụng lực căng lên quả cầu: T
Thí nghiệm cho ta rút ra kết luận:
- Có thể thay thế hai lực F,, F2 bằng một lực
F = F, + F2 mà vẫn giữ cho chất điểm 0 cân bằng.
- Lực là đại lượng vec tơ (tuân theo phép cộng vectơ).
C4. Xem mục IV Phân tích lực ở phần Kiến thức ca bản.
Câu hỏi và bài tập
Trang 54. SGK.
Trang 56. SGK.
Hợp lực F của hai lực đồng quy Fi, F2 có độ lớn phụ thuộc vào
Độ lớn của Fi và F2
Góc hợp bởi hai giá của hai lực Fi, F2, với độ lớn F), F2 không đổi, góc giữa hai giá càng lớn thì hợp lực F có độ lớn càng nhỏ.
Trang 56 - 57. SGK.
a) c. (Vi Ị12 - 91 < F < 12 + 9 o 3 < F < 21 (N)
nên loại đáp án A; B; D).
90".
Vi 152 = 92 + 122 nên hình bình hành biểu o	—
thị F = Fi + F2 là hình chữ nhật => góc (Fi ,F2 ) = 90°.
6. a) B.
8. Vòng nhẫn (chất điểm) o cân bàng dưới tác dụng cua 3 lực Lực căng dây OA:	Ta
Lực căng dây OB: Trọng lượng vật nặng:
T„
=> Ta + Tii + hay-Tii = Ta + p
dựng được hình vẽ. Từ hình vẽ, ta có a = 30 p	20	40
Tii =	-	=	4.	=	—	= 23 (N)
cosa	V3	V3
2
T.\ = Ptana
20.4-- = 11,5 (N) 73
9. Khi chống hai tay nàng người lên, hai tay phái tác dụng vào hai bàn hai lực F|, F ?, hai bàn tác dụng tro' lại người hai lực F. .
F, có độ lớn F, = F’l; F-2 = FL. Người cân bằng dưới tác dụng của 3 lực đồng quy. p , F| ,
F-2 nên điều kiện cân bàng p + F| + Fỵ = 0 F hay Fi + F-2 = -P.
Vì p không dôi nên hai bàn càng xa nhau thì
//bí/í í). 1 ì
càng lớn
góc (F|, F? ) = a càng lớn nên F| = F.í:
■ P
o„ t 2cos
o F’| = Fh càng lớn.
Khi F’l, FL vượt giá trị lớn nhất (quá sức người) thì ta không thè nâng .được người lên nữa.