Giáo án điện tử vật lí 10 cánh diều bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

KHỞI ĐỘNG

Sự cố mắc kẹt siêu tàu ever given (e-vơ ghi-von) tại kênh đào sue: ngày 23/3/2021

Người ta đã phải huy động các tàu lai dắt để kéo mũi tàu ever given trở lại đường lưu thông qua kênh đào. Các tàu lai dắt không chuyển động cùng hướng nhưng hợp lực kéo của chúng vẫn giúp kéo mũi tàu ever given khỏi điểm mắc cạn. Vì sao như vậy?

BÀI 5:

TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC

NỘI DUNG BÀI HỌC

Tổng hợp lực đồng quy

Hai lực cùng phương

Hai lực vuông góc

Hai lực tạo với nhau một góc bất kì

Phân tích lực

1. Tổng hợp lực đồng quy

Em có nhận xét tác dụng lực đẩy của người bố so với tác dụng lực đẩy đồng thời của hai người con.

• Ở hình a: hai người con đẩy thùng với các lực và  làm cho thùng chuyển động với vận tốc
• Ở hình b: bố cũng đẩy chiếc thùng đó với lực và làm cho thùng cũng chuyển động với cùng vận tốc

Lực đẩy của người bố có tác dụng như lực đẩy của hai người con vì lực tác dụng của người bố làm cho chiếc thùng chuyển động cùng hướng với cùng vận tốc giống y hệt như trường hợp hai con đẩy thùng

KẾT LUẬN

Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của những lực ấy. Lực thay thế này được gọi là hợp lực. Các lực được thay thế gọi là các lực thành phần

Lực F gây ra tác dụng lên dây cao su OT giống hệt khi F₁ và F₂ tác dụng đồng thời lên d

Dùng lực kế để xác định hợp lực F của hai lực thành phần F₁ và F­₂ đồng quy

1. Hai lực cùng phương

• Quy tắc cộng vectơ với hai lực cùng phương cùng chiều

Hai lực cùng phương cùng chiều thì hợp lực cùng chiều với hai lực thành phần.

Với trường hợp khi hai lực cùng phương, ngược chiều tác dụng vào vật thì hợp lực sẽ được biểu diễn như thế nào?

Hai lực cùng phương, ngược chiều thì chúng hạn chế, thậm chí triệt tiêu tác dụng của nhau lên vật và hợp lực có giá trị bằng:

• Nếu F > 0 thì hợp lực F cùng chiều với lực thành phần
• Nếu F < 0 thì lực F ngược chiều với lực

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.

Trả lời

Hai lực cùng phương, ngược chiều thì hợp lực cùng chiều với lực lớn hơn.

TH1: F₁ > F₂

TH2: F₁ < F₂

Câu hỏi 2. Thảo luận, đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương.

Thảo luận nhóm

Trả lời

• Phương án thí nghiệm:
• 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.

Trả lời

• 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.
• Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương
  • Hai lực cùng phương, cùng chiều
  • Hai lực cùng phương, ngược chiều
• Xét trường hợp một quả bóng quần vợt được thả rơi.

Trong lúc rơi xuống, quả bóng chịu tác dụng bởi hai lực: trọng lực P hướng xuống và lực đẩy của không khí F, hướng lên (hình 5.3). Hợp lực tác dụng lên quả bóng là:

Trường hợp này, F nhận giá trị dương thể hiện rằng hướng của vectơ hợp lực đúng theo chiều dương đã chọn.

Nếu ta chọn chiều dương hướng lên, tức là ngược chiều rơi của quả bóng thì hợp lực tác dụng lên quả bóng là

Lúc này, hợp lực vẫn có độ lớn 0,4 N nhưng giá trị âm thể hiện rằng hợp lực F ngược với chiều dương đã chọn.

2. Hai lực vuông góc

Câu hỏi 3. Xác định độ lớn và hướng của hợp lực F bằng cách dựng các vectơ lực P và lực F_đ đúng tỉ lệ. Đối chiếu với kết quả tính.

Trả lời

Dựng các vectơ lực P và F_đ đúng tỉ lệ ; dựng vectơ hợp lực F

+ Đo và tính độ lớn F theo tỉ lệ.

Độ lớn của hợp lực:

Hướng của hợp lực so với phương thẳng đứng lag góc  sao cho

à Kết quả tính và kết quả đo trùng với nhau.

Thực hành nhóm