CÂN BẰNG CỦA VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA CÁC LỰC KHÔNG SONG SONG
1. NỘI DUNG KIẾN THỨC
* Công thức
Điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của các lực không song song: \(\overrightarrow{{{F}_{1}}}+\overrightarrow{{{F}_{2}}}+...+\)\(\overset{\to }{\mathop{{{F}_{n}}}}\,\) = \(\overset{\to }{\mathop{0}}\,\)
* Phương pháp giải
+ Vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên vật;
+ Viết phương trình (véc tơ) cân bằng;
+ Dùng phép chiếu để chuyển phương trình véc tơ về phương trình đại số;
+ Giải phương trình hoặc hệ phương trình để tìm các lực cần tìm.
2. BÀI TẬP ÁP DỤNG
1. Một vật có khối lượng m = 2 kg được giữ yên trên một mặt phẵng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính. Biết góc nghiêng a = 300, g = 9,8 m/s2 và ma sát không đáng kể. Xác định lực căng của sợi dây và phản lực của mặt phẵng nghiêng lên vật.
2. Một quả cầu đồng chất có khối lượng 5 kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc a = 200. Bỏ qua ma sát ở chổ tiếp xúc giữa quả cầu với tường. Hãy xác định lực căng của dây và phản lực của tường tác dụng lên quả cầu. Lấy g = 9,8 m/s2.
3. Trên một cái giá ABC có treo một vật nặng m có khối lượng 12 kg như hình vẽ. Biết AC = 30 cm, AB = 40 cm. Lấy g = 10 m/s2. Tính lực đàn hồi của thanh AB và thanh BC.
4. Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 5 g được treo ở đầu một sợi chỉ mảnh. Quả cầu bị nhiễm điện nên bị hút bởi một thanh thủy tinh nhiễm điện, lực hút của thanh thủy tinh lên quả cầu có phương nằm ngang và có độ lớn F = 2.10-2 N. Lấy g = 10 m/s2. Tính góc lệch a của sợi dây so với phương thẳng đứng và sức căng của sợi dây.
5. Một sợi dây cáp khối lượng không đáng kể, được căng ngang giữa hai cột thẳng đứng cách nhau 8 m. Ở điểm giữa của dây người ta treo một vật nặng khối lượng 6 kg, làm dây võng xuống 0,5 m. Lấy g = 10 m/s2. Tính lực căng của dây.
3. HƯỚNG DẪN GIẢI
1. Vật chịu tác dụng của các lực: Trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực \(\overrightarrow{N}\) và sức căng \(\overrightarrow{T}\) của sợi dây.
Điều kiện cân bằng:
\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{T}+\overrightarrow{N}=\overrightarrow{0}\)
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Chiếu lên trục Ox, ta có:
Psina - T = 0
ð T = Psina = mgsina = 9,8 N.
Chiếu lên trục Oy, ta có:
Pcosa - N = 0 ð N = Pcosa = mgcosa = 17 N.
2. Quả cầu chịu tác dụng của các lực: Trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực \(\overrightarrow{N}\) và sức căng \(\overrightarrow{T}\) của sợi dây (điểm đặt của các lực được đưa về trọng tâm của vật).
Điều kiện cân bằng: \(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{T}+\overrightarrow{N}=\overrightarrow{0}\)
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Chiếu lên trục Oy, ta có:
P - Tcosa = 0 ⇒ T = \(\frac{P}{\cos \alpha }=\frac{mg}{\cos \alpha }\) = 52 N.
Chiếu lên trục Ox, ta có:
N - Tsina = 0 ⇒ N = Tsina = 17,8 N.
3. Điểm B chịu tác dụng của các lực: Trọng lực \(\overrightarrow{P}\), lực đàn hồi \(\overrightarrow{{{T}_{AB}}}\) của thanh AB và lực đàn hồi \(\overrightarrow{{{T}_{BC}}}\) của thanh BC.
Điều kiện cân bằng:
\(\overrightarrow P + \overrightarrow {{T_{AB}}} + \overrightarrow {{T_{BC}}} = \overrightarrow 0 \)
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Chiếu lên trục Oy, ta có:
P - TBCsina = 0 ð TBC = \(\frac{P}{\sin \alpha }=\frac{mg}{\frac{AC}{BC}}=200N\)
(với BC = \(\sqrt{A{{B}^{2}}+A{{C}^{2}}}\) = 50 cm)
Chiếu lên trục Ox, ta có:
TAB - TBCcosa = 0
ð TAB = TBCcosa = TBC.AB/BC = 160 N.
4. Quả cầu chịu tác dụng của các lực: Trọng lực \(\overrightarrow{P}\), lực hút tĩnh điện \(\overrightarrow{F}\) và sức căng \(\overrightarrow{T}\) của sợi dây .
Điều kiện cân bằng:
\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{T}+\overrightarrow{F}=\overrightarrow{0}\)
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Chiếu lên trục Oy, ta có: P - Tcosa = 0
⇒ T = \(\frac{P}{{\cos \alpha }}\)(1)
Chiếu lên trục Ox, ta có: F - Tsina = 0 ⇒ T = \(\frac{F}{{\sin \alpha }}\) (2)
Từ (1) và (2) ð tana = F/O=F/mg = 0,04 = tan220 ⇒ a = 220.
Thay vào (2) ta có: T = F/sina = 0,053 N.
...
---(Nội dung đầy đủ và chi tiết của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Chuyên đề Cân bằng của vật chịu tác dụng của các lực không song song môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
