Đáp án Vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 13: Tổng hợp lực Phân tích lực (P1)

BÀI 13 TỔNG HỢP LỰC – PHÂN TÍCH LỰC

Câu 1: Ngày 23/03/2021, siêu tàu Ever Given bị mắc kẹt khi di chuyển qua kênh đào Suez. Sự cố đã làm tê liệt tuyến giao thông huyết mạch này theo cả hai hướng. Ngày 29/03/2021, con tàu đã được giải cứu thành công nhờ các tàu kéo hạng nặng (Hình 13.1). Tại sao các tàu kéo chuyển động lệch phương với nhau nhưng vẫn kéo được tàu Ever Given khỏi điểm mắc kẹt?

Trả lời: 

Vì khi hai lực  cùng tác dụng đồng thời ta sẽ thu được hợp lực của hai lực này, có tác dụng giống hệt như chúng và theo một hướng xác định.

1. Moment lực – Moment ngẫu lực

Câu 1: Quan sát Hình 13.2, nêu ra những lực tác dụng lên từng vật chuyển động.

Trả lời: 

1. a) Gàu nước đang được kéo lên: có trọng lực và lực căng dây tác dụng lên gàu nước.
2. b) Thùng hàng đang dịch chuyển về bên phải: có lực đẩy và lực kéo tác dụng lên vật đều có hướng sang bên phải.
3. c) Con lắc đang chuyển động: có trọng lực và lực căng dây tác dụng lên quả nặng.

Câu 2: Em có nhận xét gì về lực tổng hợp nếu sau khi dùng quy tắc đa giác lực thì các lực thành phần tạo thành một đa giác kín.

Trả lời: 

Lực tổng hợp là một lực thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật, có tác dụng giống hệt các lực ấy.

Câu 3: Hãy chọn một trường hợp trong các trường hợp ở hình 13.2 để xác định lực tổng hợp tác dụng lên vật.

Trả lời: 

Câu 4: Quan sát Hình 13.7 và thực hiện các yêu cầu sau:

13. a) Xác định hướng của lực ma sát tác dụng lên khối gỗ (Hình 13.7a) và ván trượt (Hình 13.7b).
14. b) Trình bày phương pháp tính toán độ lớn của các lực ma sát này.

Trả lời: 

1. a) Hướng của lực ma sát tác dụng lên hai trường hợp có phương song song với bề mặt tiếp xúc của các vật (cùng phương chuyển động), có chiều ngược với chiều vật chuyển động.
2. b) Để xác định được độ lớn của lực ma sát (cùng phương chuyển động) tác dụng lên các hệ trong hình trên, ta phải xác định được độ lớn của phản lực (vuông góc với phương chuyển động).

Trong khi đó, lực kéo  của xe và trọng lực  > của hệ người – ván trượt lại hợp với phương chuyển động một góc xác định. Vì vậy, ta cần phải phân tích các lực này thành những thành phần vuông góc với nhau như hình minh họa dưới.

Độ lớn của các lực thành phần được xác định dựa vào các phép tính hình học.

Hình a)

Hình b)

Câu 5: Một cậu bé đang kéo thùng hàng trên mặt đất bằng sợi dây hợp với phương ngang một góc 300 (Hình 13.9). Hãy tìm độ lớn lực kéo thành phần trên hai phương vuông góc và song song với mặt đất, biết độ lớn lực kéo cậu bé tác dụng lên dây là 12 N.

Trả lời:

- Lực kéo thành phần theo phương vuông góc có độ lớn:

- Lực kéo thành phần theo phương song song với mặt đất:

Câu 6: Hãy vận dụng quy tắc phân tích lực để giải thích tại sao khi đưa những kiện hàng nặng từ mặt đất lên xe tải, người ta thường dùng mặt phẳng nghiêng có gắn băng tải con lăn để đẩy hàng thay vì khiêng trực tiếp lên xe.

Trả lời:

Khi sử dụng mặt phẳng nghiêng thì trọng lực tác dụng lên vật được phân tích thành hai thành phần

- Thành phần song song với mặt phẳng nghiêng

- Thành phần vuông góc  với mặt phẳng nghiêng, thành phần này sẽ triệt tiêu với phản lực 

Lúc đó ta chỉ cần một lực có độ lớn bằng với độ lớn của lực thành phần song song với mặt phẳng nghiêng, ngược chiều với lực thành phần đó là có thể đẩy vật lên trên xe tải.

2.Thí nghiệm tổng hợp lực

Câu 1: Quan sát Hình 13.10 và chỉ ra các lực tác dụng lên móc treo.

Trả lời: 

Các lực tác dụng lên móc treo:

- Lực căng dây ở 4 sợi dây xuất hiện tại điểm tiếp xúc với móc treo.

- Lực kéo của thùng hàng do trọng lượng của thùng hàng gây ra.

Câu 2: Đề xuất phương án xác định lực tổng hợp của hai lực đồng quy với dụng cụ được gợi ý trong bài.

Trả lời: 

Dụng cụ:

- Một số lực kế (1) có giới hạn đo 5 N, lò xo (2) có độ cứng phù hợp.

- Bảng từ.

- Thước êke ba chiều, thước đo góc (4) gắn trên bảng từ.

- Dây nối ba nhánh (5) nhẹ, không dãn.

- Nam châm (6).

Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình dưới

- Hiệu chỉnh lực kế (điều chỉnh lực kế sao cho khi chưa đo lực thì kim chỉ thị nằm đúng vạch số 0).

- Móc một đầu lò xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ.

- Móc hai lực kế gắn lên bảng vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây ba nhánh.

Bước 2: Kéo hai lực kế về hai phía cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi).

Bước 3: Đặt thước đo góc lên bảng từ sao cho tâm thước trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây. Lưu ý dùng êke ba chiều để căn chỉnh dây nối lò xo có phương trùng với vạch số 0.

Bước 4: Đo góc α hợp bởi hai nhánh dây nối với lực kế, đọc số chỉ số đo của hai lực kế F₁, F₂. Ghi số liệu vào bảng số liệu.

Bước 5: Bỏ bớt một lực kế, canh chỉnh lực kế còn lại sao cho vị trí giao nhau của ba nhánh dây trở lại tâm thước và dây nối lò xo có phương trùng với vạch số 0 như ban đầu. Đọc số chỉ F trên lực kế và ghi số liệu vào bảng số liệu.

Thực hiện ít nhất 3 lần thí nghiệm để có kết quả chính xác hơn.