Bài 19: Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

1.1.1. Thí nghiệm 1

• Treo hai chùm quả cân có trọng lượng \({P_1}\) và \({P_2}\) khác nhau vào hai phía của thước, thay đổi khoảng cách từ hai điểm treo \({O_1}\), \({O_2}\) đến O để cho thước nằm ngang. 

• Vì tác dụng làm quay của lực \({P_1}\) cân bằng với tác dụng làm quay của lực \({P_2}\) 

⇒ Lực kế chỉ giá trị:  \(F = {P_1} + {\rm{ }}{P_2}\)

1.1.2. Thí nghiệm 2

• Tháo hai chùm quả cân đem treo chung vào trọng tâm O của thước thì thấy thước vẫn nằm ngang và lực kế vẫn chỉ giá trị \(F = {P_1} + {\rm{ }}{P_2}\)

• Vậy trọng lực \(\overrightarrow P  = \overrightarrow {{P_1}}  + \overrightarrow {{P_2}} \) đặt tại điểm O của thước là hợp lực của hai lực \(\overrightarrow {{P_1}} \) và \(\overrightarrow {{P_2}} \) đặt tại hai điểm \({O_1}\) và \({O_2}\).

\(P = {P_1} + {\rm{ }}{P_2}\) hay  \(\frac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \frac{{{\rm{O}}{{\rm{O}}_2}}}{{{\rm{O}}{{\rm{O}}_1}}}\)

1.2.1. Qui tắc.

a) Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy.

b) Giá của hợp lực chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy.

\(F = {F_1} + {\rm{ }}{F_2}\);  \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\) (chia trong)

1.2.2. Chú ý.

a) Qui tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều giúp ta hiểu thêm về trọng tâm của vật.

• Đối với những vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật.

b) Có nhiều khi ta phải phân tích một lực \(\overrightarrow F \) thành hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) song song và cùng chiều với lực \(\overrightarrow F \) . Đây là phép làm ngược lại với tổng hợp lực

• Hệ ba lực song song cân bằng khi hợp lực của hai lực song song, cùng chiều phải cân bằng với lực thứ 3. Giá của lực thứ 3 phải chia trong khoảng cách giữa hai lực kia.

Bài 1:

Một người gánh một thùng gạo nặng 300N và một thùng ngô nặng 200N. Đòn gánh dài 1m. Hỏi vai người đó phải đặt ở điểm nào và chịu một lực bằng bao nhiêu ? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh.

Cho biết: \({P_G} = 300{\rm{ }}N,{\rm{ }}{P_N} = 200{\rm{ }}N,{\rm{ }}AB = 1m\) .Tính \(P = ?;OA{\rm{ }} = {d_1} = ?;OB{\rm{ }} = {\rm{ }}{d_2} = ?\)

Hướng dẫn giải

• Lực đặt vào vai người chính là trọng lượng của hai thúng ngô và gạo :   \(P = {\rm{ }}{P_G} + {\rm{ }}{P_N} = 500N\)

• Gọi O là điểm đặt của vai trong đoạn AB

• Vị trí đặt vào vai người :

• Ta có: \(\frac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \frac{{OB}}{{OA}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\)

\( \Rightarrow \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}} = \frac{{300}}{{200}} = \frac{3}{2}\)   (1)

• Mặt khác ta có : \(OA{\rm{ }} + {\rm{ }}OB{\rm{ }} = {\rm{ }}1{\rm{ }}m\)  hay  \({d_1} + {d_2} = 1{\rm{ }}m\)   (2) 

• Từ (1) và (2) ta suy ra :    

\({d_1} = OA = 0,4{\rm{ }}m{\rm{ }}\)  

\({d_2} = OB = 0,6{\rm{ }}m\) 

Bài 2:

Hai người dùng một chiếc gậy để khiêng một vật nặng có trọng lượng 1000N. Điểm treo vật  cách vai người đi trước 40cm và cách vai người đi sau là 60cm. Bỏ qua trọng lượng của gậy. Hỏi lực mà gậy tác dụng lên vai người đi trước bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

• Áp dụng quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều :

\(P = {F_1} + {F_2} = 1000N\,\,(1)\)

Và \(\frac{{F_1^{}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}} = \frac{3}{2} \Rightarrow {F_1} = \frac{3}{2}{F_2}\,\,(2)\)

• Thay (2) vào (1): \(\frac{2}{3}{F_1} + {F_1} = 1000 \Leftrightarrow 5{F_1} = 3000 \Rightarrow {F_1} = 600N\)

Qua bài giảng Quy tắc hợp lực song song cùng chiều này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được quy tắc hợp lực song song cùng chiều và điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song.

• Vận dụng được quy tắc và các điều kiện cân bằng để giải các bài tập.

• Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 19 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Hai người khiêng vật nặng 100kg bằng một đòn gánh dài 1m, biết điểm treo vật cách vai người thứ nhất 60cm. Lấy g=10m/s² ,bỏ qua khối lượng của đòn gánh. Hỏi lực mà gậy tác dụng lên vai người đi trước bằng bao nhiêu?

  • A. 200N
  • B. 400N
  • C. 500N
  • D. 600N

• Câu 2:

  Một người gánh một thùng gạo nặng 300N và một thùng ngô nặng 200N. Đòn gánh dài 1m. Hỏi vai người đó phải đặt ở điểm nào ? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh.

  Cho biết: \({P_G} = 300{\rm{ }}N,{\rm{ }}{P_N} = 200{\rm{ }}N,{\rm{ }}AB = 1m\)

  • A. cách thùng ngô 1 đoạn 0,5m
  • B. cách thùng gạo 1 đoạn 0,6m
  • C. cách thùng gạo 1 đoạn 0,4m
  • D. cách thùng ngô 1 đoạn 0,4m

• Câu 3:

  Hai lực song song cùng chiều, một lực có độ lớn 13N cách lực kia 0,2m và cách giá của hợp lực 0,12m. Tính độ lớn của hợp lực.

  • A. \(32,5{\rm{ }}N\)
  • B. \(42,5{\rm{ }}N\)
  • C. \(32,0{\rm{ }}N\)
  • D. \(30,5{\rm{ }}N\)

Câu 4- Câu 10: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 19 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 3 trang 106 SGK Vật lý 10

Bài tập 4 trang 106 SGK Vật lý 10

Bài tập 5 trang 106 SGK Vật lý 10

Bài tập 1 trang 131 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 2 trang 131 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 3 trang 131 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 19.1 trang 45 SBT Vật lý 10

Bài tập 19.2 trang 45 SBT Vật lý 10

Bài tập 19.3 trang 46 SBT Vật lý 10

Bài tập 19.4 trang 46 SBT Vật lý 10

Bài tập 19.5 trang 46 SBT Vật lý 10

Bài tập 19.6 trang 46 SBT Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!