Title BÀI 13. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC. CÂN BẰNG LỰC.docx ✅

TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang1 Chương 2: ĐỘNG LỰC HỌC Bài 13: TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC. CÂN BẰNG LỰC A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM I. TỔNG HỢP LỰC – HỢP LỰC TÁC DỤNG 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 các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực, các lực được thay thế được gọi là lực thành phần. Về mặt toán học ta có thể tìm hợp lực bằng phương pháp cộng vectơ: Ví dụ: Hình bên cho ta 12FFF→→→ thấy lực giúp thùng gỗ di chuyển dễ dàng chính là hợp lực của lực kéo 1F→ và lực đẩy 2F→ . 1. Tổng hợp hai lực cùng phương a) Hai lực cùng phương, cùng chiều - Hai lực cùng phương, cùng chiều thì làm tăng tác dụng lên vật đó. - Hợp lực của hai lực cùng phương, cùng chiều là lực cùng phương cùng chiều với hai lực thành phần, có độ lớn max12FFF b) Hai lực cùng phương, ngược chiều - Hai lực cùng phương, ngược chiều làm hạn chế hoặc triệt tiêu tác dụng của nhau lên vật. - Hợp lực của hai lực cùng phương, cùng chiều là lực cùng phương và cùng chiều với lực thành phần có độ lớn lớn hơn lực thành phần còn lại, có độ lớn min12FFF 2. Tổng hợp hai lực đồng quy – Quy tắc hình bình hành - Xét hai lực 1F→ , 2F→ đồng quy và hợp thành góc α. Biểu diễn vectơ lực tổng hợp F→ bằng quy tắc hình bình hành 12FFF→→→ - Tổng hợp hai lực đồng quy tuân theo quy tắc hình bình hành sau đây: + Bước 1: Vẽ hai vectơ 1F→ và 2F→ đồng quy tại O. + Bước 2: Vẽ một hình bình hành có hai cạnh liền kề trùng với hai vectơ 1F→ và 2F→ . + Bước 3: Vẽ đường chéo hình bình hành có cùng gốc O. Vectơ hợp lực F→ trùng với đường chéo này. - Độ lớn lực F→ : 22 1212FFF2FFcosα II. CÁC LỰC CÂN BẰNG VÀ KHÔNG CÂN BẰNG 1. Các lực cân bằng Xét trường hợp vật đứng yên 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. 12FFF0→→→→ 2. 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 cân bằng này làm thay đổi vận tốc của vật. III. PHÂN TÍCH LỰC 1. Định nghĩa Phân tích lực là phép thay thế một lực bằng các lực có tác dụng giống hệt như lực đó. Các lực thay thế gọi là các lực thành phần. 2. Quy tắc a) 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. O 1F→ 

TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang1 Bài 1: Cho hai lực đồng qui có độ lớn F 1 = F 2 = 40 (N). Hãy tìm độ lớn của hợp lực khi hai lực hợp với nhau một góc 0 0 ; 30 0 ; 60 0 ; 90 0 ; 120 0 ; 180 0 ? Bài 2: Cho hai lực đồng quy có độ lớn F 1 = 16 (N) và F 2 = 12 (N). a) Hợp lực của chúng có thể có độ lớn 30 (N) hoặc 3,5 (N) được không? b) Cho biết độ lớn của hợp lực là F = 20 (N). Hãy tìm góc giữa hai lực 12Fvà F→→ ? Bài 3: Một người gánh hai thúng, thúng gạo nặng 300N, thúng ngô nặng 200N. Đòn gánh dài 1,5m. Hỏi vai người ấy phải đặt ở điểm nào để đòn gánh cân bằng và vai chịu một lực là bao nhiêu? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh. Bài 4: Cho F 1 = 30 N, F 3 = 50 N như hình vẽ. Lực F 2 có giá trị như thế nào? Bài 5: Cho hợp lực F 1 = 60 N, 030 . a) Vẽ vectơ lực 2F ? b) Tìm độ lớn lực 2F ? 1.4. LỜI GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Ta có hợp lực của hai lực theo góc hợp bởi hai lực như sau: 22 1212FFF2FFcosα + Khi α =0°  12FFF404080 N. + Khi α =30°  22F40402.40.40.cos3077,3 N. + Khi α =60°  1FF3403 N. + Khi α =90°  222212FFF4040402  N. + Khi α =120°  12FFF40  N. + Khi α =180°  12FFF0 N. Bài 2: a) Ta có: 12FFF→→→ và minmax1212FFFFFFFF4F28  Hợp lực của chúng không thể có độ lớn 30 (N) hoặc 3,5 (N) b) Ta thấy: 20 2 = 16 2 + 12 2  góc giữa hai lực 12Fvà  F→→ bằng 90 0 Bài 3: Giải sử: thúng gạo tại A, thúng ngô tại B và vai người tại O Ta có: OA + OB = 1,5 (m)  OA = 1,5 - OB 1 2 FOB300OB FOA2001,5OB  OB0,9 m;OA1,5OB0,6 m  F = F 1 + F 2 = 300 + 200 = 500 N. Bài 4: Ta có: 12FFF→→→ mà 2222121221FF FFF FFF40 N. →→ Bài 5: a) Vẽ theo qui tắc hình bình hành. b) 11FF60 cosαF 403 Fcosαcos30  (N). Ta có: 12FFF→→→ mà 12FF→→ 22 12 FFF 2221 FFF203 N.  DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ TỔNG HỢP LỰC CỦA CÁC LỰC ĐỒNG QUI 3F 1F 2F 1F F O
TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang1 2.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI Phương pháp đại số để tìm hợp lực của ba lực trở lên Bước 1: Chọn hệ trục Oxy. Bước 2: Xác định góc  123123F ,Ox α; F ,Ox α; F ,Ox α→→→ , … Bước 3: Tìm hình chiếu của các lực trên trục Ox, Oy. Bước 4: Xác định độ lớn của hợp lực bởi công thức 22 xyFFF và  F ,Ox α;→ bởi công thức y xy x y xy x F tanαFF0 F F tanαFF0 F          Lưu ý: - Lực căng của dây treo luôn hướng về điểm treo, trọng lượng P luôn hướng xuống. - Nếu các lực có trục đối xứng thì chọn 1 trục tọa độ Ox hoặc Oy trùng với trục đó. 2.2. BÀI TẬP MINH HỌA Bài 1: Cho ba lực đồng quy, đồng phẳng, có độ lớn bằng nhau và từng đôi một làm thành góc 120 0 . Chứng minh rằng đó là hệ lực cân bằng nhau. Hướng dẫn giải Ta có: 123123123 FFFFFF→→→→→→ Vì  1212120012123,120,60FFFFFFFFF    →→→→ Do vậy 123 123123 123 FF FFF0 FF     →→ →→→ Bài 2: Một người đẩy máy cắt cỏ có khối lượng 15kg di chuyển với một lực có độ lớn xem như không đổi bằng 80N theo phương của giá đẩy. Biết góc tạo bởi giá đẩy và phương ngang là 45 0 . a) Tìm độ lớn của lực đẩy theo phương ngang và phương thẳng đứng. b) Nếu từ trạng thái nghỉ, người này tác dụng lực để tăng tốc cho máy đạt tốc độ 1,2 m/s trong 3 s thì độ lớn lực ma sát trong giai đoạn này là bao nhiêu? Hướng dẫn giải a) F v = F. cos45 0 = 56,6 N, F n = F. sin45 0 = 56,6 N. b) 21,20  a0,4 m/s 3   . F ms = F v - ma = 56,6 – 15.0,4 = 50,6 N. Bài 3: Một con nhện đang treo mình dưới một sợi tơ theo phương thẳng đứng thì bị một cơn gió thổi theo phương ngang làm dây treo lệch đi so với phương thẳng đứng một góc 30 0 . Biết trọng lượng của con nhện là P = 0,1 N. Xác định độ lớn của lực mà gió tác dụng lên con nhện ở vị trí cân bằng trong hình bên. Hướng dẫn giải Khi con nhện và sợi tơ cân bằng ta có: F 0,1 tan30 FP.tan300,058 N.  P3 2.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Hình bên dưới, hai bạn nhỏ đang kéo một chiếc xe trượt tuyết. Xét lực kéo có độ lớn 45 N và góc hợp bởi dây kéo so với phương ngang là 40 0 .