Bài 5 Tổng hợp và phân tích lực Mở đầu Mở đầu trang 65 Vật lí 10 Ngày 23 3 2021, siêu tàu Ever Given (E vơ Ghi vòn), mang cờ Panama (Pa na ma), bị mắc cạn tại kênh đào Suez, làm tê liệt tuyến vận tải[.]
Bài Tổng hợp phân tích lực Mở đầu Mở đầu trang 65 Vật lí 10: Ngày 23-3-2021, siêu tàu Ever Given (E-vơ Ghi-vòn), mang cờ Panama (Pa-nama), bị mắc cạn kênh đào Suez, làm tê liệt tuyến vận tải hàng hải quan trọng bậc giới Để giải cứu tàu dài 400 m, rộng 59 m, chở 224 nghìn hàng hóa, người ta phải huy động tàu lai dắt để kéo mũi tàu Ever Given trở lại đường lưu thông qua kênh đào Các tàu lai dắt không chuyển động hướng hợp lực kéo chúng giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn Vì vậy? Trả lời: - Các tàu lai dắt không chuyển động hướng hợp lực kéo chúng giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn độ lớn hợp lực tổng độ lớn lực tàu lai dắt hướng thẳng phía trước - Ta thấy, thay lực hai hay nhiều lực tác dụng ngược lại, thay hai hay nhiều lực tác dụng lực mà kết tác dụng không thay đổi I Tổng hợp lực đồng quy Câu hỏi trang 65 Vật lí 10: Biểu diễn quy tắc cộng vecto cho trường hợp lực F2 ngược chiều với lực F1 F1 > F2 F1 < F2 Trả lời: TH1: F1 > F2 TH2: F1 < F2 Hai lực phương Câu hỏi trang 66 Vật lí 10: Thảo luận, đề xuất phương án thực thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy phương Trả lời: Dụng cụ: Hai lực kế, lị xo có đầu gắn nam châm cố định, sợi chỉ, bảng từ Tiến hành: - Móc vịng nhẫn vào đầu nam châm, buộc hai sợi vào đầu lo xo với độ dài khác nhau, đầu lò xo gắn chặt vào bảng từ - Cho lực kế móc vào hai sợi tác dụng vào điểm đầu lò xo Đầu cố định để làm lò xo biến dạng - Biểu diễn hai vectơ F1, F2 Gốc điểm đặt tác dụng vào lò xo Phương trùng với phương kéo lực kế (phương sợi dây), hướng theo hướng kéo lực kế, độ lớn đọc số lực kế - Ghi lại kết cách đánh dấu vị trí cuối dây dãn Vị trí đầu O, vị trí cuối A - Thay lực kế lực kế tác dụng vào đầu tự lò xo cho dãn đoạn OA Sau biểu diễn hợp lực vectơ F Ghi lại độ lớn, phương chiều Hai lực vng góc Câu hỏi trang 66 Vật lí 10: Xác định độ lớn hướng hợp lực F cách dựng vecto lực P lực Fđ tỉ lệ Đối chiếu với kết tính Trả lời: Kết tính hợp lực F = P + Fd2 = 0,042 + 0,032 = 0,05N Thực hành, khám phá trang 67 Vật lí 10: Thí nghiệm hình 5.6 cho phép nghiệm lại kết tổng hợp hai lực F1, F2 vng góc với có độ lớn tương ứng theo tỉ lệ : (như ví dụ với cầu lơng nói trên) Trong thí nghiệm này, lực kéo F1 tạo dây treo cân lực kéo F2 tạo dây treo cân giữ cho chùm cân không rơi - Hãy biểu diễn lực thành phần F1, F2 thí nghiệm - Nhận xét liên hệ hợp lực F hai lực F1, F2 với trọng lực chùm cân Từ đó, thảo luận đề xuất phương án xác định hợp lực F - Tiến hành thí nghiệm để xác định hợp lực F Kết thực ghi theo mẫu sau: F1 F2 Góc lực F1 lực Phương, chiều lực F F ? ? F2 ? ? ? - So sánh kết thu qua thí nghiệm với kết tính rút quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vng góc Trả lời: a) Biểu diễn lực thành phần F1, F2 thí nghiệm b) Hợp lực F hai lực F1, F2 có phương, ngược chiều độ lớn với trọng lực chùm cân Lực F P hai lực cân - Đề xuất phương án xác định hợp lực F: Vẽ lại lực F1; F2 P theo phương sợi dây Đánh dấu vị trí móc treo cân Sử dụng lực kế móc vào vị trí móc treo cân, thay hai hệ cân cân cân cho vị trí móc treo cân trùng lại vị trí cũ Ghi lại số đo lực kế c) Tiến hành thí nghiệm để xác định hợp lực F Kết thực ghi theo mẫu sau: F1 F2 Góc lực F1 lực Phương, chiều lực F F F2 1,96 1,47 900 Lực F phương, 2,45 ngược chiều với trọng lực P cân d) So sánh kết thu qua thí nghiệm với kết tính rút quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vng góc Kết thí nghiệm với kết tính Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vng góc: Hợp lực hai lực đồng quy vng góc đường chéo hình chữ nhật tạo hai cạnh Câu hỏi trang 67 Vật lí 10: Thảo luận để thiết kế phương án thí nghiệm khác khơng cần sử dụng hệ thống rịng rọc cân Có thể dùng lực kế đo trực tiếp lực Trả lời: Thay ròng rọc cân dây cao su lực kế Sử dụng lực kế dây cao su Hai lực kế gắn vào đầu sợi dây cao su kéo căng Lực kế lại treo vào sợi dây cao su theo tỉ lệ 4:3 Ghi lại số lực kế Hai lực tạo với góc Luyện tập trang 68 Vật lí 10: Xác định hợp lực hai tàu kéo trường hợp mô tả hình 5.2 Coi độ lớn lực kéo hai tàu nhau, 16.103 N góc hai lực kéo 60o Trả lời: Ta có F2 = F12 + F22 + 2.F1.F2 cos Vậy F = F12 + F22 + 2F1.F2 cos600 = (16.10 ) + (16.10 ) 3 + 2.(16.103 ) cos600 27713N II Phân tích lực Luyện tập trang 70 Vật lí 10: Hãy chứng tỏ trường hợp nhện trên, lực T cân với hợp lực hai lực P Fđ Trả lời: Ở ví dụ trên, nhện trạng thái cân bằng, ta cần xác định hợp lực tác dụng vào nhện Để xác định hợp lực tác dụng vào nhện, ta áp dụng quy tắc tổng hợp lực nêu để tổng hợp cặp lực Đầu tiên, ta xác định hợp lực P Fđ, gọi Fh Sau đó, tiếp tục tìm hợp lực T Fh Vì nhện trạng thái cân bằng, nên hợp lực tác dụng lên nhện 0, hay T Fh hai lực cân Tìm hiểu thêm trang 70 Vật lí 10: Cấu trúc vịm cho xuất từ đầu thiên niên kỉ thứ hai trước công nguyên Cho đến nay, dạng kiến trúc trở nên phổ biến Trong hầu hết cơng trình kiến trúc tiếng giới Việt Nam, ta tìm thấy cấu trúc Hãy biểu diễn lực tác dụng lên viên gạch đỉnh vòm giải thích cấu trúc đứng vững Trả lời: Như ta thấy, lực tác dụng lên viên gạch đỉnh mái vịm gồm có trọng lực lực ép từ hai viên gạch bên cạnh Do lực ép từ hai viên gạch bên cạnh vng góc với cạnh viên gạch nên có hướng chếch lên trên, ba lực đồng quy, ta phân tích trọng lực tác dụng vào viên gạch thành hai thành phần hình vẽ, chúng tác dụng lực ép lên hai viên gạch cạnh bên, lực cân viên gạch trạng thái cân Cấu trúc mái vịm này, nhìn qua tưởng khơng có vật đỡ bên viên gạch bị rơi xuống, thực tế viên gạch hai bên tác dụng lực ép lên viên gạch giúp cân bằng, giữ cho kết cấu kiên cố vững ... trang 65 Vật lí 10: Biểu diễn quy tắc cộng vecto cho trường hợp lực F2 ngược chiều với lực F1 F1 > F2 F1 < F2 Trả lời: TH1: F1 > F2 TH2: F1 < F2 Hai lực phương Câu hỏi trang 66 Vật lí 10: Thảo... 2.F1.F2 cos Vậy F = F12 + F22 + 2F1.F2 cos600 = (16 .10 ) + (16 .10 ) 3 + 2.(16 .103 ) cos600 27713N II Phân tích lực Luyện tập trang 70 Vật lí 10: Hãy chứng tỏ trường hợp nhện trên, lực T cân với... lực kế Hai lực tạo với góc Luyện tập trang 68 Vật lí 10: Xác định hợp lực hai tàu kéo trường hợp mơ tả hình 5.2 Coi độ lớn lực kéo hai tàu nhau, 16 .103 N góc hai lực kéo 60o Trả lời: Ta có F2