Lớp 10 Vật lí 10 - Chân trời sáng tạo

Lý thuyết Vật lý 10 bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực CTST

Khoahoc xin giới thiệu bài Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách chân trời sáng tạo. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

1. Tổng hợp và phân tích lực

a. Phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng

 

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

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.

  • Hai lực cùng phương, cùng chiều thì làm tăng tác dụng lên vật và độ lớn hợp lực bằng:

F=F_1+F_2

  • Hai lực cùng phương, ngược chiều thì chúng hạn chế, thậm chí là triệt tiêu tác dụng của nhau lên vật và hợp lực có giá trị là:

F =| {F_1} - {F_2} |

Quy tắc hình bình hành

Lực tổng hợp \overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} của hai lực đồng quy \overrightarrow {{F_1}} ;\overrightarrow {{F_2}} được biểu diễn bởi các vectơ đường chéo của hình bình hành như hình vẽ:

Lý thuyết Vật lý 10 bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực CTST

Hai lực vuông góc

=> Hợp lực của hai lực là: F = \sqrt {{F_1}^2 + {F_2}^2}

Hai lực tạo với nhau một góc α bất kì

=> Hợp lực của hai lực là: {F^2} = {F_1}^2 + {F_2}^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \alpha

Ví dụ: Cho hai lực đồng quy có cùng độ lớn 600N. Hỏi góc giữa 2 lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 600N?

Hướng dẫn giải:

Áp dụng quy tắc hình bình hành ta có:

\begin{array}{l} {F^2} = F_1^2 + F_2^2 + 2.{F_1}.{F_2}.c{\rm{os}}\alpha \\ \Rightarrow {\rm{60}}{{\rm{0}}^2} = {600^2} + {600^2} + 2.600.600.c{\rm{os}}\alpha \\ \Rightarrow \alpha = {120^0} \end{array}

b. Phương pháp phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc

- Trong nhiều trường hợp, ta cần phân tích một lực thành hai thành phần vuông góc với nhau để có thể giải quyết bài toán cụ thể.

Phân tích lực là phép thay thế một lực thành hai lực thành phần có tác dụng giống hệt như lực ấy.

- Cần phải xác định được các phương tác dụng của lực để phân tích.

Quy tắc phân tích lực

Lý thuyết Vật lý 10 bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực CTST

Lực thường được phân tích thành hai thành phần có phương vuông góc với nhau, sau đó xác định tác dụng của từng thành phần riêng biệt.

  • Thành phần theo phương ngang: {F_x} = F\cos \theta
  • Thành phần theo phương thẳng đứng: {F_y} = F\sin \theta

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.

Ví dụ:

+ Khối gỗ được kéo trượt trên mặt phẳng ngang

Lực kéo Phân tích lực kéo

+ Người chơi trượt cát từ đỉnh đồi theo một mặt phẳng nghiêng

Lực đẩy Phân tích trọng lực P

2. Thí nghiệm tổng hợp lực

a. Thí nghiệm 1: Tổng hợp hai lực đồng quy

- Thí nghiệm:

+ Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo gợi ý ở Hình dưới đây:

. Hiệu chỉnh lực kế (điều chỉnh lực kế sao cho khi chưa đo lực thì kim chỉ thị nằm đúng vạch số 0).

. Móc một đầu lò xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ.

. Móc hai lực kế gắn lên bảng vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây ba nhánh.

+ Bước 2: Kéo hai lực kế về hai phía cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi).

Gợi ý bố trí thí nghiệm

+ Bước 3: Đặt thước đo góc lên bảng từ sao cho tâm thước trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây. Lưu ý dùng êke ba chiều để căn chỉnh dây nối lò xo có phương trùng với vạch số 0.

+ Bước 4: Đo góc \alpha hợp bởi hai nhánh dây nối với lực kế, đọc số chỉ số đo của hai lực kế F1, F2

- Lực tổng hợp \overrightarrow {{F_t}}nằm trên đường chéo của hình bình hành với 2 cạnh là 2 lực thành phần \overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}}

b. Thí nghiệm 2: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều

* Thí nghiệm:

- Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo gợi ý: gắn hai đầu thước nhôm nhẹ với hai lò xo và treo lên bảng từ bằng hai nam châm.

- Bước 2: Treo vào hai điểm A, B ở hai đầu của thước nhôm một số quả cân (khối lượng mỗi bên khác nhau). Đánh dấu vị trí cân bằng mới này của thước nhờ vào êke ba chiều (Hình 13.12). Ghi giá trị trọng lượng PA, PB của các quả cân mỗi bên.

- Bước 3: Treo các quả cân vào cùng một vị trí trên thước AB (số lượng các quả cân và vị trí treo có thể thay đổi) sao cho thước trở lại đúng vị trí đánh dấu lúc đầu (Hình 13.13). Đo các giá trị AO và BO trên thước

Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm 3 lần và ghi số liệu vào bảng

Hình 13.12. Gợi ý bố trí thí nghiệm để tổng hợp hai lực song song

 Hình 13.13. Treo các quả cân sao cho lục cân bằng như trước

- Từ kết quả ta thấy:

Minh họa tổng hợp hai lực song song cùng chiều

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: {F_t} = {F_1} + {F_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:
\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}

 

  • 146 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Vật Lí 10 CTST