Bài tập vật lí 10 hk2 gv

z VẬT LÝ 10 CHƯƠNG MOMENT LỰC - ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TỔNG HỢP LỰC – PHÂN TÍCH BÀI 13 I TỔNG HỢP LỰC LỰC Tổng hợp lực phép thay lực tác dụng đồng thời vào vật lực có tác dụng giống hệt lực Lực thay gọi hợp lực, lực thay gọi lực thành phần    F F1  F2  a) Hai lực phương, chiều Hai lực phương, chiều làm tăng tác dụng lên vật Hợp lực hai lực phương, chiều lực phương, chiều với hai lực thành phần, có độ lớn F F1  F2 b) Hai lực phương, ngược chiều Hai lực phương, ngược chiều làm hạn chế triệt tiêu tác dụng lên vật Hợp lực hai lực phương, chiều lực phương chiều với lực thành phần có độ lớn lớn lực thành phần cịn lại, có độ lớn F  F1  F2 II PHÂN TÍCH LỰC Phân tích lực phép thay lực hai lực thành phần vng góc với nhau, có tác dụng giống hệt lực Các bước phân tích lực: + Bước 1: Vẽ giản đồ biểu diễn lực tác dụng lên vật VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 + Bước 2: Chọn hệ trục tọa độ Oxy, trục Ox thường trùng với hướng chuyển động + Bước 3: Phân tích lực tác dụng vào vật thành thành phần vng góc  F - Ví dụ 1: Kéo thùng hàng lực hợp với phương ngang   F góc Phân tích lực thành hai lực thành phần + Hướng dẫn: - Chọn hệ trục Oxy hình vẽ    F F - Phân tích lực F thành hai thành phần x y , đó:    F Fx  Fy Về độ lớn, ta có Fx F cos  Fy F sin  - Ví dụ 2: Xét khối gỗ trượt từ đỉnh mặt phẳng nghiêng xuống mặt đất Biết góc mặt phẳng nghiêng phương ngang  Phân tích trọng lực tác dụng lên vật thành hai thành phần + Hướng dẫn: - Chọn hệ trục Oxy hình vẽ    P P - Phân tích trọng lực P thành hai thành phần x y Thành phần  Py có tác dụng nén vật theo phương vng góc với mặt phẳng  P nghiêng, thành phần x có tác dụng kéo vật trượt theo mặt phẳng nghiêng xuống - Về độ lớn, ta có: Px P sin  Py P cos  III TỔNG HỢP HAI LỰC ĐỒNG QUY   F Xét hai lực đồng , F2 đồng quy hợp thành góc  Biểu diễn vecto  lực tổng hợp F quy tắc hình bình hành Độ lớn hợp lực VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 F F12  F22  F1F2 cos   F Hướng hợp lực so với lực F22 F  F12  F F1 cos   cos   F  F12  F22 F F1    900 F - Trường hợp hai lực  F2   Độ lớn hợp lực F  F12  F22  F Hướng hợp lực so với lực cos   F1 F F F2 - Trường hợp Độ lớn hợp lực F 2 F1 cos IV  TỔNG HỢP HAI LỰC SONG SONG CÙNG CHIỀU Tổng hợp hai lực song song chiều Lực tổng hợp hai lực song song chiều lực: Song song, chiều có độ lớn tổng độ lớn hai lực thành phần F = F1 + F2 Có giá nằm mặt phẳng hai lực thành phần, chia khoảng cách hai giá hai lực song song thành đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn hai lực F1 d  F2 d1 Bài tập ví dụ VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 Ví dụ : Cho hai lực đồng quy có độ lớn F = 40 N, F2 = 30 N Hãy tìm độ lớn hợp lực a) F1 F2 hợp với góc 00 ? b) F1 F2 hợp với góc 1800 ? c) F1 F2 hợp với góc 900 ? d) F1 F2 hợp với góc 600 ? Hướng dẫn giải a) F F1  F2 40  30 70 N b) F  F1  F2  40  30 10 N 2 2 c) F  F1  F2  40  30 50 N 2 2 d) F  F1  F2  F1F2 cos 60  40  30  2.40.30.cos 60 10 37 N F 3N F 4 N Ví dụ : Cho hai lực đồng quy có độ lớn Nếu hợp lực có độ lớn   F F F 5 N góc hai lực ? Vẽ hình minh họa Hướng dẫn giải - Ta có: F F12  F22  F1F2 cos   cos   F  F12  F22 52  32  42  0 F1 F2 2.3.4   900 Ví dụ : Giải sử lực kéo tàu có độ lớn 8000 N góc hai dây cáp 300 a) Biểu diễn lực kéo tàu hợp lực tác dụng vào tàu chở hàng b) Tính độ lớn hợp lực hai lực kéo c) Nếu góc hai dây cáp 900 hợp lực hai lực kéo có phương, chiều độ lớn ? Hướng dẫn giải VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 a) b) Vì F1 F2 8000 N nên độ lớn hợp lực c) Khi góc  90 độ lớn hợp lực F 2 F1 cos F 2 F1 cos  300 2.8000 cos 15454 N 2  900 2.8000.cos 8000 N 2   F - Khi đó, vecto lực tổng hợp F tạo với góc  cos   F1    450 F Ví dụ : Một bóng bàn rơi Có hai lực tác dụng vào bóng: trọng lực P 0, 04 N theo phương thẳng đứng hướng xuống lực đẩy gió theo phương ngang Fđ 0,03N (hình vẽ) Xác định độ lớn hướng hợp lực F Hướng dẫn giải   - Hai lực Fñ P vng góc với nên độ lớn hợp lực F  P  Fñ2  0, 042  0, 032 0, 0,5 N   - Góc hợp lực F trọng lực P cos   P 0, 04     360 F 0, 05    F Ví dụ : Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời ba lực , F2 , F3 hình vẽ Biết độ VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 F 5 N , F 2 N , F3 3N Tìm độ lớn lực lớn hợp lực tác dụng lên chất điểm Hướng dẫn giải   - Vì hai lực F1 F3 phương ngược chiều nên: F13  F1  F3   2 N   F F 13 - Hai lực có phương vng góc nên: F  F132  F22  22  22 2 N Ví dụ : Một chất điểm chịu tác dụng ba lực đồng phẳng Biết ba lực đơi tạo với góc 120 độ lớn lực F1 F2 5N ; F3 10 N Tìm độ lớn hợp lực tác dụng lên chất điểm Hướng dẫn giải   - Độ lớn hợp lực hai lực F1 F2 là: 1200 2.5cos 600 5 N  F F  F  F  N 12 , F1 60 12 - Suy ra:     F12 , F3 1800 F F 12 - Do đó, góc nên hai vecto phương ngược chiều F12 2 F1 cos     - Lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm là: F  F3  F12  10  5 N Ví dụ : Một vật chịu lực tác dụng Lực F1 = 40 N hướng phía Đơng, lực F2 = 50 N hướng phía Bắc, lực F3 = 70 N hướng phía Tây lực F4 = 90 N hướng phía Nam Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật bao nhiêu? VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z Lời VẬT LÝ 10 giải: F = F 1+  F 2+  F3 +  F 4= F 13+  F 24 Ta có:  F ↑ ↓ F ⇒ F 13=|F 1−F3|=30 N F ↑ ↓ F ⇒ F24 =|F 2−F 4|=40 N  F 13 ⊥  F24 ⇒ F=√ F213 + F 224 =50 N Ví dụ 8: Một bóng đèn treo dây nằm ngang làm dây bị võng xuống Biết trọng lượng đèn 100N góc hai nhánh dây 1500 a) Xác định biểu diễn lực tác dụng lên đèn b) Tìm lực căng nhánh dây Hướng dẫn giải b) Vì bóng đèn nằm cân nên:     T1  T2  P 0 - Điểm treo bóng đèn nằm dây, đó:   T T - Độ hợp lực là: T1 T2 T 1500 T12 2T cos 2T cos 750 - Từ điều kiện cân bằng, ta có: T12 P 2T cos 750  T  P 100  193, N cos 75 cos 750 Ví dụ : Một vật treo vào sơi dây nằm cân mặt phẳng nghiêng hình vẽ Biết vật có trọng lực P = 80N,  300 Lực căng dây ? Hướng dẫn giải VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 - Chọn hệ trục Oxy hình vẽ     - Vật nằm cân mặt phẳng nghiêng nên: T  P  N 0 (1) - Chiều (1)/Ox ta có:  T  Px 0  T P sin  80.sin 300 40 N Ví dụ 10 : Một vật có trọng lượng 20N treo vào vòng nhẫn O (coi chất điểm) Vòng nhẫn giữ yên hai dây OA OB Biết dây OA nằm ngang dây OB hợp với phương thẳng đứng góc 450 Tìm lực căng dây OA OB Hướng dẫn giải - Chọn hệ trục Oxy hình vẽ - Vịng nhẫn giữ cân O nên:     TOA  TOB  P 0  1 - Chiều (1)/Oy, ta có: TOB ( y )  P 0  T cos 450 P  TOB  P 20 N cos 450 - Chiếu (1)/Ox, ta có: TOB ( x )  TOA 0  TOA TOB sin 450 20 N Ví dụ 11 : Người ta treo đèn trọng lượng P = 3N vào giá đỡ gồm hai cứng nhẹ AB AC hình vẽ Biết  600 g 10m / s Hãy xác định độ lớn lực mà bóng đèn tác dụng lên AB Hướng dẫn giải - Chọn hệ trục Oxy hình vẽ - Bóng đen nằm cân nên: VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10     P  T1  T2 0 (1) - Chiếu (1)/Oy, ta có: T1 y  P 0  T1 cos  P  T1  P 6 N cos 600 - Chiếu (1)/Ox, ta có:  T1x  T2 0  T2 T1 sin  6.sin 600 3 N Ví dụ 12 (SGK Chân trời sáng tạo): Một người gánh lúa hình bên Hỏi vai người đặt vị trí địn gánh để địn gánh nằm cân q trình di chuyển ? Biết khối lượng hai bó lúa lần m 7kg m 5kg lượt , chiều dài đòn gánh 1,5 m Xem điểm treo hai bó lúa sát hai đầu địn gánh bỏ qua khối lượng đòn gánh Hướng dẫn giải - Trọng lượng bó lúa là: P1 m1 g 70 N ; P2 m2 g 50 N - Áp dụng quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều: P1 d 70 d     7d1  5d 0 (1) P2 d1 50 d1 - Lại có, chiều dài đòn gánh 1,5 m nên: - Từ (1) (2) ta có hệ phương trình: 7d1  5d 0    d1  d 1, d1  d 1,5 (2)  d1 0, 625m  d 0,825m Vậy phải đặt vai đòn gòn cách đầu A đoạn 62,5 cm đầu B đoạn 82,5 cm gánh lúa nằm cân VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II z VẬT LÝ 10 Ví dụ 13 (SGK Chân trời sáng tạo): Hai người khiêng thùng hàng khối lượng 30 kg đòn tre dài m hình Hỏi phải treo thùng hàng điểm để lực đè lên vai người sau lớn lực đè lên vai người trước 100N Bỏ qua khối lượng đòn tre Hướng dẫn giải - Trọng lượng thùng hàng P 300 N   F F - Gọi lực đè lên vai người trước người sau   F F hai lực song song chiều F  F P  F  F 300 nên: (1) - Theo đề, lực đè lên vai người sau lớn người trước 100 N nên: F2  F1 100 (2) F 100 N F 200 N - Từ (1) (2), suy - Áp dụng quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều: F1 d 100 d     d1 2d F2 d1 200 d1  d  m  d1  d 2m   d  m  - Lại có, Ví dụ 14: Một ván nặng 240 N bắc qua mương, Trọng tâm ván cách điểm tựa A 2,4 m cách điểm tựa B 1,2m Hỏi lực mà ván tác dụng lên điểm tựa A ? Hướng dẫn giải   F  F P  F1  F2 240 (1) - F1 F2 hai lực song song chiều nên: - Áp dụng quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều: F1 d F 1,     F2 2 F1 (2) F2 d1 F2 2, VẬT LÝ 10 – HỌC KỲ II 10