Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm

• Lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.

• Các lực cân bằng là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.

• Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

• Đơn vị của lực là niutơn (N)

1.2.1. Thí nghiệm.

• Thực hiện thí nghiệm theo hình 9.5: Vòng nhẫn O (coi như chất điểm) đứng yên dưới tác dụng của 3 lực  \({\overrightarrow F _1},\overrightarrow {{F_2}} ,\overrightarrow {{F_3}} \) ( có độ lớn bằng trọng lượng của 3 nhóm quả cân)

1.2.2. Định nghĩa.

• Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt các lực ấy.

• Lực thay thế này gọi là hợp lực.

• Hợp lực có giá trị lớn nhất khi hai lực cùng phương cùng chiều và nhỏ nhất khi hai lực cùng phương ngược chiều.

• Hợp lực của hai lực đồng quy có giá trị lớn hơn hợp lực của hai lực cùng phương, ngượcchiều như lớn hơn hợp lực của hai lực cùng phương, cùng chiều.

1.2.3. Qui tắc hình bình hành.

• Nếu hai lực đồng qui làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kể từ điểm đồng qui biểu diễn hợp lực của chúng

\(F = \overrightarrow {{F_1}} {\rm{ }} + \overrightarrow {{F_2}} {\rm{ }}\)

• Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không

\(F = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + ... + \overrightarrow {{F_n}}  = 0\)

1.4.1. Định nghĩa.

•   Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.

•   Các lực thay thế gọi là các lực thành phần.

1.4.2. Phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước

1.4.3. Chú ý.

• Khi phân tích lực phải xác định được lực có tác dụng theo hai phương nào rồi chỉ phân tích theo hai phương ấy.

Bài 1: 

Độ lớn của hợp lực hai lực đồng qui hợp với nhau góc \(\alpha \)  là :

A. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \alpha \)

B. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 - 2{F_1}{F_2}\)cos\(\alpha \)

C. \(F = {F_1} + F_2^{} + 2{F_1}{F_2}\)

D. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 - 2{F_1}{F_2}\)cos\(\alpha \)

Hướng dẫn giải:

Chọn đáp án A

\(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \alpha \)

Bài 2: 

Một vật có trọng lượng P = 20N được treo vào một vòng nhẫn (coi là chất điểm).Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB (Hình 9.11). Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc là 120⁰. Tìm lực căng của hai dây OA và OB.

Hướng dẫn giải:

• Để hệ cân bằng:  +  +  =  

• Mặt khác:   +  =  

• Xét tam giác OTAQ: Ta có:

tg\(\alpha \) =  ⇒  = 

  =  = 11,54N ⇒    ≈ 11,6N

\(+ sin \alpha\) =  ⇒   =  

⇒  =  =  = 23,09N

⇒   ≈  23,1N

Qua bài giảng Tổng hợp và phân tích lực .Điều kiện cân bằng của chất điểm  này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được: định nghĩa lực, định nghĩa phép tổng hợp lực và phép phân tích lực.

• Nắm được quy tắc hình bình hành.

• Hiểu được điều kiện cân bằng của một chất điểm.

• Vận dụng được quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai lực đồng quy hoặc để phân tích một lực thành hai lực đồng quy.

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 9 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Gọi F₁ , F₂ là độ lớn của hai lực thành phần, F là độ lớn hợp lực của chúng. Câu nào sau đây là đúng ?

  • A. F không bao giờ nhỏ hơn cả F₁ và  F₂
  • B. F không bao giờ bằng F₁ hoặc F₂
  • C. F luôn luôn lớn hơn cả F₁ v F₂
  • D. Trong mọi trường hợp :  \(\left| {{F_1} - {F_2}} \right| \le F \le \left| {{F_1} + {F_2}} \right|\)

• Câu 2:

  Độ lớn của hợp lực hai lực đồng qui hợp với nhau góc \(\alpha \)  là :

  • A. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \alpha \)
  • B. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 - 2{F_1}{F_2}\)cos\(\alpha \)
  • C. \(F = {F_1} + F_2^{} + 2{F_1}{F_2}\)
  • D. \(F_{}^2 = {F_1}^2 + F_2^2 - 2{F_1}{F_2}\)cos\(\alpha \)

• Câu 3:

  Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 9 N và 12 N. Trong số các giá trị sau đây, giá trị nào là độ lớn của hợp lực ?

  • A. 1N
  • B. 2N
  • C. 15N
  • D. 25N

• Câu 4:

  Cho hai lực đồng quy có cùng độ lớn 10 N. Góc giữa hai lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 10 N?

   

  • A. 90⁰
  • B. 120⁰
  • C. 60⁰
  • D. 0⁰

• Câu 5:

  Phân tích lực   thành hai lực   theo hai phương OA và OB (hình vẽ). Giá trị nào sau đây là độ lớn của hai lực thành phần.

  

  • A. \(F_1 = F_2 = F\)
  • B.  \(F_1 = F_2 =\frac{1}{2}F\)
  • C. \(F_1 = F_2 = 1,15F\)
  • D.  \(F_1 = F_2 = 0,58F\)

Câu 6- Câu 14: 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 9 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 5 trang 63 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 6 trang 63 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 7 trang 63 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 9.1 trang 23 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.2 trang 23 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.3 trang 23 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.4 trang 23 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.5 trang 24 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.6 trang 24 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.7 trang 24 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.8 trang 24 SBT Vật lý 10

Bài tập 9.9 trang 24 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!