Vật Lí 10 Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực
I. Tổng hợp lực đồng quy Câu hỏi 1
Biểu diễn quy tắc cộng vectơ cho trường hợp lực F2 ngược chiều với lực F1 khi F1 > F2 và khi F1 < F2. Gợi ý đáp án Câu hỏi 2
Thảo luận, đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương. Gợi ý đáp án - Dụng cụ:
+ 2 quả nặng có khối lượng là m và 2m.
+ 1 lực kế có giới hạn đo phù hợp.
+ 1 chiếc thước dài được gắn cố định theo phương ngang trên mặt bàn nhẵn. - Tiến hành thí nghiệm:
+ Móc một đầu của lực kế vào 1 quả nặng có khối lượng m và kéo vật di chuyển trên bàn sát
với thước đến khi ổn định, dọc theo phương của thước nằm ngang. Đọc số chỉ của lực kế khi đó.
+ Thay thế quả nặng trên bằng quả nặng còn lại có khối lượng 2m. Làm thao tác như trên và
đọc số chỉ lực kế khi đó.
+ Gắn 2 quả nặng lại với nhau thành hệ (khối lượng lúc này là 3m). Thực hiện thao tác như
trên và đọc số chỉ lực kế khi đó.
+ Làm lại thí nghiệm nhiều lần để được kết quả chính xác hơn.
- Kết quả: Số chỉ lực kế lần thứ 3 bằng tổng số chỉ lực kế 2 lần trước đó. Câu hỏi 3
Xác định độ lớn và hướng của hợp lực F bằng cách dựng các vectơ lực P và lực Fđ đúng tỉ lệ.
Đối chiếu với kết quả tính. Gợi ý đáp án
Ta thu được vectơ hợp lực F hướng xuống dưới và có độ lớn 0,4 N phù hợp với kết quả tính toán. Câu hỏi 4
Thảo luận để thiết kế phương án thí nghiệm khác không cần sử dụng hệ thống ròng rọc và các
quả cân. Có thể dùng lực kế đo trực tiếp các lực. Gợi ý đáp án - Dụng cụ: + Bảng thép (1)
+ Hai lực kế ống 5 N, có đế nam châm (2)
+ Thước đo góc có độ chia nhỏ nhất 1o được in trên tấm mica trong suốt (3)
+ Một đế nam châm có móc để buộc dây cao su (4)
+ Dây chỉ bền và một dây cao su (5)
+ Giá đỡ có trục 10 mm, cắm lên đế ba chân (6)
+ Bút dùng để đánh dấu - Tiến hành thí nghiệm:
Xác định 2 lực thành phần F1 và F2.
+ Đặt bảng thép lên giá đỡ. Gắn đế nam châm có móc buộc sợi dây cao su vào móc. Buộc sợi
dây chỉ vào dây cao su. Móc hai lực kế vào đầu còn lại của sợi chỉ và gắn hai lực kế lên bảng.
+ Gắn thước đo góc lên bảng bằng nam châm
+ Di chuyển hai lực kế sao cho dây cao su và các đoạn dây chỉ song song với mặt phẳng và
tâm O của thước trùng với giao điểm của sợi dây và dây cao su.
+ Đánh dấu lên bảng sắt điểm A1 của đầu dây cao su, phương của hai lực và do hai lực
kế tác dụng vào dây, có độ lớn tương ứng theo tỉ lệ 4 : 3.
+ Ghi các số liệu F1, F2 từ số chỉ của hai lực kế và góc giữa hai lực vào bảng 1
Xác định lực tổng hợp Fhl của hai lực thành phần F1 và F2.
+ Tháo một lực kế và bố trí thí nghiệm như hình dưới
+ Di chuyển lực kế sao cho đầu dây cao su trùng điểm A1 đã đánh dấu và ghi giá trị của lực Fhl vào bảng 1 Bảng 1
+ Sử dụng công thức toán học về định lí hàm số cosin để tìm hợp lực Fhl và so sánh với thực nghiệm.
- Tham khảo bảng kết quả dưới:
- Nhận xét: độ lớn lực tổng hợp qua thực nghiệm và tính toán gần bằng nhau. II. Phân tích lực
Hãy chứng tỏ rằng trong trường hợp con nhện ở trên, lực T cân bằng với hợp lực của hai lực P và Fđ Gợi ý đáp án
Lực tổng hợp của hai lực Fđ và P là lực F.
Dùng thước để xác định phương, độ dài của lực F và lực T thì nhận thấy:
- Lực F cùng phương, cùng độ dài với lực T, nhưng ngược chiều.
- Chứng tỏ lực T cân bằng với hợp lực của hai lực P và Fđ.