Giải Vật Lý 10 Bài 19. Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

Bài 19. QUY TẮC HỢP Lực SONG SONG CÙNG CHIỂU
A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững
Quy tắc tổng hỢp hai lực song song cùng chiều
Hợp lực của hai lực song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và có độ lớn bằng tống 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.
F. d.
Ta có: F = F1 + F2 và
F2 d,
II. Điều kiện cân bằng của một vật
chịu tác dụng của ba lực song song
Điều kiện đế một vật chịu tác dụng của
F
Hình 16
F3
ba lực song song ở trạng thái cân bằng:
Ba lực đó phai có giá đồng phẳng.
Lực ở trong phải ngược chiều vời hai
1'
lực ỏ' ngoài.
- Hợp lực của hai lực ở ngoài phải cân
bằng với lực ở trong. B. TRẢ LỜI CÂU HỎI
F-2
Hỉnh 17
Cl. Xem hình 19.1 trang 104 SGK:
Lực kế chỉ giá trị F bằng bao nhiêu?
• 1	? X-	P. d,
Chứng minh rằng, có thê tìm được tỉ số 77-=, (cho bởi thí
p2 d,
nghiệm bằng cách vận dụng quy tắc momen đôi với trục quay O).
Trên hình 16, F là hợp lực của hai lực Fí và F2.
Trả lời
Lực kế F chì 5N (F = 5N).
Theo hình 19.1, khi thước cân bằng ta có:
Mj = PpOOi = 2.001
M2 = P2.OO2 = 2.OƠ!
M] = Mọ => Pj.OCh = P2.OO2
01
P1
Suy ra:
p, _ oo; P, 00,
cL di ■
p2
C2. Coi thước là là một đoạn thẳng nằm ngang. Hãy biểu diễn các vecto- lực P1 , Pa và hợp lực p của chúng.
Trả lời
Với
p = P1 + p2
OOi = di
002 = d2
d = di + d2 p d,
Khi cân bằng thì _ = . .
P2 d,
C3. a. Tại sao trọng tâm của chiếc nhẫn lại nằm ngoài phần vật chất của vật? (hình bên)
Nêu một số vật khác có trọng tâm nằm ngoài phần vật chất của vật.
Trả lời
a. Đối với chiếc nhẫn có hình dạng hình học đôi xứng thì trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật (ở ngoài phần vật chất của nhẫn).
b. Vi dụ: Quả bóng bàn, trái bóng chuyền, ống nước,...
C4. Vận dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều, hãy nêu những đặc điểm của ba hệ lực song song cân bằng (hình bên).
F-
Fọ
Trả lời
Khi ba lực song song cân bằng nhau thì:
F1 + TỘ + F3 =0
Suy ra: Fa = -(F1 + F2)
F.3 = -F12
Vậy hai lực Fa và F12 trực đối nhau.
GIẢI BÀI TẬP
1. Một người gánh một thùng gạo nặng 300N và một thùng ngô nặng 200N. Đòn gán dài lm. Hỏi vai người đó phải đặt ở điểm nào, chịu một lực bằng bao nhiêu? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh.
Giải ■ .
Theo quy tắc hợp lực song song cùng chiều, ta có:
(1)
(2)
A Ọ	B
! Pldi * l?2
d = dị +d2
< P = P,+P2 p2 Í
Từ (1) và (2) suy ra điểm đặt của vai trên đòn gánh là:
d,+l,5d, =1 d2 =l,5d,
d| + d, — 1 ■ 300 - d2
200 d' d2 = 1,4.40 = 60(cm)
Suy ra:
di =
1
2,5
= 0.4(m) = 40(cm)
Vậy vai đặt cách thúng gạo một khoảng 40cm và cách thúng ngô một khoảng 60cm. Khi đó vai chịu một trọng lực là:
p = Pi + p2 = 500 (N).
Hai người dùng một chiếc gậy để khiêng một cỗ máy nặng 1000N. điểm treo cổ máy cách vai người đi trước 60cm và cách vai rgười đi sau 40cm. Bỏ qua trọng lượng của gậy, hỏi mỗi người chịu một trọng lực bằng bao nhiêu?
Giải
Gọi o là điểm treo cổ máy, A và B lần lượt là vai của người đi trước và người đi sau (hình bên).
Theo hợp lực song song ta có:
d.
Suy ra:
P| +P2 =1000
■	40 2
pj 60 " 3
p, +p3 =1000
P2 = 1.5Pt
P1 =
= 400 (N)
2,5
Vậy trọng lượng đặt tên vai người đi trước là:
Trọng lượng đặt lên vai người đi sau là:
P1 = p - p2 = 600 (N).
Một tấm ván nặng 240N được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm ván cách điếm tựa A 2,4m và cách điểm tựa B l,2m. Hỏi lực mà tấm ván tác dụng lên điểm tựa A bằng bao nhiêu?
A. 160N.	B. 80N.	c. 120N.	D. 60N.
Giải
Áp dụng quy tắc hợp lực song song, ta có:
B di o
dỉ
P-Pa+Pb
Pb
Py=dụ
Pb dA
240 = PA + PB
240 = PA
Pb = 2Pa
+ Pb
12ctn
Giải hệ ta được Pa = 80N. Vậy chọn đáp án B.
Hãy xác định trọng tâm của một bảng phẳng mỏng, đồng chất, hình chữ nhật, dài 12cm, rộng 6cm, bị cắt một phần hình 6cui vuông có cạnh 3cm ở một góc (hình bên).
Giải
Xem bảng mỏng là đồng chất và giả sử các trọng lượng tương ứng diện tích lcm2. Ta có:
Pj = 6.12 = 72 (N)
p2 = 3.3 = 9 (N)
Phần mất đi đồng nghĩa là P-2 hướng lên ngược chiều với P1. Áp dụng hợp lực của hai lực song song ngược chiều, ta thấy trọng tâm củatấm bảng mỏng lúc này là điểm o trên đường kéo dài O1O2 và ỏ' ngoài
0]02 phía Pl và hợp lực P song song cùng chiều với P1 có độ lớn:
p = P1 - p2.
Gọi di là khoảng cách từ p đến P1 và đi = X
Gọi d2 là khoảng cách từ P đến P-2 và d2 = X + 4,5
P, d, 9 X
Dựa vào hình vẽ bên ta có:
QJ _O|I
O2H oh	0.1
1.5(4 5 + 0.643) = -	= 1,714 (cm)
Ta có: Ậ =	 — =	x = ±2 = 0,63 (cm)
4.5
Áp dụng định lí Pitago cho tam giác vuông OHO2, ta có:
OO2 = OH2 + HO;
7
Suy ra: 002 = ự( 1.714)" + (5.413)2 = 5,42 (cm)
OiO2 = 7(0,1)- -+(IO2)2 = ự(1.5)2+(4,5)2 = 4,74 (cm)
Vậy trọng tâm o của tấm bang mỏng nằm trên đường kéo dài cùa OiO2 và cách 01 một đoạn là:
001 = 002 - O1O2 = 5,42 - 4,74 = 0,68 (cm)
và cách 02 là 5,42 (cm).