Vật lý 10 cơ bản - Tổng hợp và phân tích lực điều kiện cân bằng của chất điểm

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    Bài 1 trang 58 sgk vật lí 10. Phát biểu định nghĩa của lực và điều kiện cân bằng của một chất điểm?
    Hướng dẫn:
    - Lực là 1 đại lượng vectơ đặc trưng cho sự tác dụng của vật này vào vật khác mà kết quả là gấy ra gia tốc cho hoặc làm cho vật bị biến dạng. Đơn vị là Newton (N).
    - Điều kiện cân bằng của 1 chất điểm : Tổng hợp lực tác dụng vào vật bằng không.




    Bài 2 trang 58 sgk vật lí 10. Tổng hợp lực là gì? Phát biểu quy tắc hình bình hành?
    Hướng dẫn:
    - Tổng hợp lực là thay thế hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bởi một lực sao cho tác dụng vẫn không thay đổi.
    [​IMG]
    - Quy tắc hình bình hành:
    \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} \)




    Bài 3 trang 58 sgk vật lí 10. Hợp lực \(\vec{F}\) của hai lực đồng quy \(\vec{F_{1}} , \vec{F_{2}}\) có độ lớn phụ thuộc vào những yếu tố nào?
    Hướng dẫn:
    \(\vec{F}\)=\(\vec{F}\)1+\(\vec{F}\)2
    \(F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}.F_{2}cos\alpha}\)
    => \(\vec{F}\) phụ thuộc phương chiều , độ lớn của \(\vec{F}\)1+\(\vec{F}\)2




    Bài 4 trang 58 sgk vật lí 10. Phân tích lực là gì? Nêu cách phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo hai phương cho trước.
    Hướng dẫn:
    -Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt lực đó
    -Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo hai phương cho trước phải tuân theo quy tắc hình bình hành.




    Bài 5 trang 58 sgk vật lí 10. Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng \(9 N\) và \(12 N\).
    a) Trong số các giá trị sau đây, giá trị nào là độ lớn của hợp lực ?
    A. \(1N\)
    B. \(2N\)
    C. \(15N\)
    D. \(25N\)
    b) Góc giữa hai lực đồng quy bằng bao nhiêu ?
    Hướng dẫn:
    Gọi \(\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}\)
    Trong trường hợp tổng quát
    \(F^2= F_{1}^{2} +F_{2}^{2} + 2F_1F_2\cos\widehat{F_{1},F_{2}}\)
    Theo giả thiết: \(|\vec{F_{1}} | = 9N\) ; \(|\vec{F_{2}} | = 12N\)
    +) Nếu \(\vec{F_{1}}; \vec{F_{2}}\) cùng hướng thì \(|\vec{F}|=|\vec{F_{1}} | +|\vec{F_{2}} |=9+12=21N\)
    +) Nếu \(\vec{F_{1}}; \vec{F_{2}}\) ngược hướng thì \(|\vec{F}|=|\vec{F_{2}} | -\vec{F_{1}} |=12-9=3N\)
    Do đó \(3N\le|\vec{F}|\le21N\)
    Từ đó ta thấy chỉ có đáp án C thỏa mãn điều kiện này.
    Vậy chọn C
    b) Theo câu a, \(F=15N\)
    Ta thấy: \(F^2 = F_{1}^{2}+ F_{2}^{2}\)
    Do đó \(\vec{F_{1}} ⊥ \vec{F_{2}}\)
    Vậy \(\widehat{F_{1},F_{2}} = 90^0\)




    Bài 6 trang 58 sgk - vật lí 10. Cho hai lực đồng quy có cùng độ lớn 10 N
    a) Góc giữa hai lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 10 N?
    A. 900
    B.1200
    C. 600
    D. 00
    b) Vẽ hình minh họa
    Hướng dẫn:
    a) Do \(\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}\) với F có độ lớn bằng đường chéo hình bình hành mà hai cạnh bên là F1 ,F2cos. Nếu
    F1 - F2 = F = 10 => tam giác lực \(\vec{F_{1}}\vec{F_{2}}\vec{F}\) khép kín là một tam giác đều. Từ đó suy ra góc giữa \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\) là α = 1200
    Chọn B
    b) Hình minh họa:
    [​IMG]




    Bài 7 trang 58 sgk - vật lí 10. Phân tích lực \(\vec{F}\) thành hai lực \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\) theo hai phương OA và OB (hình 9.10). Giá trị nào sau đây là độ lớn của hai lực thành phần.
    A. F1 = F2 = F;
    B. F1 = F2 = \(\frac{1}{2}\)F
    C. F1 = F2 = 1,15F
    D. F1 = F2 = 0,58F.
    [​IMG]
    Hướng dẫn giải:
    Nếu F1 = F2
    do góc giữa \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\) = 600
    áp dụng định lý hàm cos
    F2 = F12 + F22 + 2F1F2cos \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\)
    F = \(\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}F_{2}\frac{1}{2}}\) = \(\sqrt{3{F_{1}}^{2}}\)
    => F1 = \(\frac{F}{\sqrt{3}}\) = 0,577F ≈ 0,58F
    => F1 = 0,58F
    Chọn D




    Bài 8 trang 58 sgk - vật lí 10. Một vật có trọng lượng P = 20N được treo vào một vòng nhẫn (coi là chất điểm).Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB (Hình 9.11). Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc là 1200. Tìm lực căng của hai dây OA và OB.
    [​IMG]
    Hướng dẫn giải:
    Để hệ cân bằng: \(\vec{P}\) + \(\vec{T_{A}}\) + \(\vec{T_{B}}\) = \(\vec{0}\)
    Mặt khác: \(\vec{P}\) + \(\vec{T_{A}}\) = \(\vec{0}\)
    Xét tam giác OTAQ: Ta có:
    tgα = \(\frac{P}{T_{A}}\) => \(\vec{T_{A}}\) = \(\frac{P}{tg\alpha } = \frac{20}{tg60^{0}}\)
    \(\vec{T_{A}}\) = \(\frac{20}{\sqrt{3}}\) = 11,54N => \(\vec{T_{A}}\) ≈ 11,6N
    [​IMG]
    + sinα = \(\frac{P}{Q}= \frac{P}{T_{B}}\) => \(\vec{T_{B}}\) = \(\frac{P}{sin\alpha }= \frac{20}{sin60^{0}}\)
    => \(\vec{T_{B}}\) = \(\frac{20}{\frac{\sqrt{3}}{2}}\) = \(\frac{40}{\sqrt{3}}\) = 23,09N
    => \(\vec{T_{B}}\) ≈ 23,1N




    Bài 9 trang 58 sgk - vật lí 10. Em hãy đứng vào giữa hai chiếc bàn đặt gần nhau, mỗi tay đặt lên một bàn rồi dùng sức chống tay để nâng người lên khỏi mặt đất. Em làm lại như thế vài lần, mỗi lần đẩy hai bàn tay ra xa nhau một chút. Hãy báo cáo kinh nghiệm mà em thu được.
    Hướng dẫn giải:
    Mỗi lần đẩy bàn tay ra xa, ta phải dùng sức nhiều hơn để lực chống của hai tay lớn hơn mới nâng người lên được. Nguyên nhân là vì sau mỗi lần chống tay, góc của hai lực chống tăng dần (2 bàn tay rời xa nhau) cho nên làm cho lực nhỏ dẫn.