Bài 13: Tổng hợp lực - Phân tích lực A. Lý thuyết Tổng hợp lực – Phân tích lực 1. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC A. Phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng Khi có nhiều lực tác dụng lên một vật, ta có thể tìm một lực đơn nhất có cùng hiệu ứng với các lực đó. Lực đơn nhất đó gọi là lực kết quả hay lực tổng hợp của các lực đã cho. Để tổng hợp các lực trên một mặt phẳng, ta có thể sử dụng hai phương pháp sau: +Phương pháp tam giác: Nếu có hai lực đồng quy tác dụng lên một vật, ta có thể vẽ hai vectơ biểu diễn hai lực đó sao cho đầu vectơ của lực này nối với đuôi vectơ của lực kia. Sau đó, ta nối đuôi vectơ của lực đầu tiên với đầu vectơ của lực thứ hai để được vectơ biểu diễn lực kết quả. Vectơ này có hướng từ đuôi vectơ của lực đầu tiên đến đầu vectơ của lực thứ hai và có chiều dài bằng chiều dài cạnh huyền của tam giác. +Phương pháp song song: Nếu có hai hoặc nhiều hơn hai lực tác dụng lên một vật, ta có thể vẽ các vectơ biểu diễn các lực đó sao cho chúng song song với nhau và cùng chiều hoặc ngược chiều. Sau đó, ta cộng các chiều dài của các vectơ cùng chiều và trừ các chiều dài của các vectơ ngược chiều để được chiều dài của vectơ biểu diễn lực kết quả. Vectơ này có hướng song song với các vectơ đã cho và cùng chiều với tổng các vectơ cùng chiều. b. Phương pháp phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc Khi có một lực tác dụng theo một hướng bất kỳ trên một vật, ta có thể tìm hai hoặc nhiều hơn hai lực khác nhau có hiệu ứng tương tự với lực đã cho. Các lực khác nhau này gọi là lực thành phần hay lực phân tích của lực đã cho. Để phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc, ta có thể sử dụng phương pháp sau: +Phương pháp góc: Nếu có một lực tác dụng theo một hướng bất kỳ trên một vật, ta có thể vẽ một vectơ biểu diễn lực đó. Sau đó, ta chọn một hệ trục tọa độ vuông góc (Oxy) sao cho gốc tọa độ trùng với điểm áp dụng của vectơ. Tiếp theo, ta kẻ hai đường thẳng song song với trục Ox và trục Oy qua điểm cuối của vectơ để được một hình chữ nhật. Ta gọi góc giữa vectơ và trục Ox là α. Khi đó, ta có thể tìm hai lực thành phần vuông góc với nhau là Fx và Fy theo công thức sau: +Fx = F. Cosα +Fy = F. Sinα Trong đó, F là độ lớn của lực đã cho, Fx là độ lớn của lực thành phần song song với trục Ox, Fy là độ lớn của lực thành phần song song với trục Oy. Các vectơ biểu diễn các lực thành phần này có chiều dài bằng chiều dài các cạnh kề và đối của hình chữ nhật. 2. THÍ NGHIỆM TỔNG HỢP LỰC A. Thí nghiệm 1: Tổng hợp hai lực đồng quy Mục tiêu: Thực hiện thí nghiệm để tìm lực kết quả của hai lực đồng quy tác dụng lên một vật. Dụng cụ: Một bảng vẽ có các ô vuông, một con lắc đơn, một giá treo con lắc, hai sợi dây, hai quả cân có khối lượng khác nhau, một thước kẻ. Cách thực hiện: - Treo con lắc vào giá treo sao cho nó ở trạng thái cân bằng. - Vẽ một vectơ biểu diễn trọng lực của con lắc trên bảng vẽ sao cho đầu vectơ trùng với điểm treo và chiều dài vectơ tỉ lệ với khối lượng của con lắc. - Treo hai quả cân vào hai đầu của hai sợi dây. Sau đó, buộc hai sợi dây vào điểm treo của con lắc sao cho các sợi dây tạo thành một góc nhỏ hơn 180 độ. - Vẽ hai vectơ biểu diễn hai lực căng của hai sợi dây trên bảng vẽ sao cho đầu vectơ trùng với điểm treo và chiều dài vectơ tỉ lệ với khối lượng của quả cân. - Sử dụng phương pháp tam giác để tìm vectơ biểu diễn lực kết quả của hai lực căng. Sau đó, so sánh vectơ này với vectơ biểu diễn trọng lực của con lắc. Kết luận: Vectơ biểu diễn lực kết quả của hai lực căng có chiều dài và hướng bằng với vectơ biểu diễn trọng lực của con lắc. Điều này cho thấy hai lực căng có hiệu ứng ngược lại và cân bằng với trọng lực của con lắc. b. Thí nghiệm 2: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều Mục tiêu: Thực hiện thí nghiệm để tìm lực kết quả của hai lực song song cùng chiều tác dụng lên một vật. Dụng cụ: Một bảng vẽ có các ô vuông, một thanh gỗ nhỏ, một giá treo thanh gỗ, ba sợi dây, ba quả cân có khối lượng khác nhau, một thước kẻ. - Cách thực hiện: +Treo thanh gỗ vào giá treo sao cho nó ở trạng thái cân bằng. +Vẽ một vectơ Nếu như bạn đang cần tìm câu hỏi trắc nghiệm để luyện tập sau khi học xong Vật lý 10 bộ sách Chân Trời Sáng Tạo Bài 13, thì có vẻ như bạn đã đến đúng nơi rồi đấy, mình đã soạn sẵn 15 câu hỏi trắc nghiệm dành cho bạn, để bạn có thể in ra và làm bài để hiểu bài nhanh chóng và đạt được những điểm số cao trong những kỳ thi sắp tới, tuy rằng số lượng câu hỏi khá ít, nhưng những câu hỏi này bao gồm rất nhiều tâm huyết của mình, mong các bạn đón nhận, mình sẽ cố gắng làm thêm dạng tự luận nữa cho bạn nào cần nhé. Mỗi câu chỉ có một đáp án đúng, bạn hãy suy nghĩ cho thật kĩ trước khi chọn nhé. Chúc bạn làm bài thật tốt và có được điểm số thật cao nhé Câu hỏi và đáp án Câu 1: 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. Quy tắc tổng hợp lực là quy tắc nào sau đây? A. Quy tắc cộng vector B. Quy tắc cộng đại số C. Quy tắc cộng phân số D. Quy tắc cộng ma trận Đáp án: A Câu 2: Phương pháp phân tích lực là phương pháp nào sau đây? A. Phương pháp tìm ra một lực thay thế cho nhiều lực tác dụng vào cùng một vật B. Phương pháp tìm ra nhiều lực khác nhau từ một lực duy nhất tác dụng vào một vật C. Phương pháp tìm ra nhiều lực khác nhau từ nhiều lực khác nhau tác dụng vào một vật D. Phương pháp tìm ra một lực duy nhất từ nhiều lực khác nhau tác dụng vào nhiều vật Đáp án: B Câu 3: Để phân tích một lực thành hai thành phần vuông góc với nhau, ta sử dụng công thức nào sau đây? A. Fx = F cos α, Fy = F sin α B. Fx = F sin α, Fy = F cos α C. Fx = F tan α, Fy = F cot α D. Fx = F cot α, Fy = F tan α Đáp án: A Câu 4: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực vuông góc với nhau, mỗi lực có độ lớn 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. 50 N B. 70, 7 N C. 100 N D. 141, 4 N Đáp án: B Câu 5: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực vuông góc với nhau, mỗi lực có độ lớn 50 N. Góc giữa lực tổng hợp và trục Ox bằng bao nhiêu? A. 30° B. 45° C. 60° D. 90° Đáp án: B Câu 6: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực cùng phương với nhau, mỗi lực có độ lớn 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. 0 N B. 50 N C. 100 N D. 200 N Đáp án: C Câu 7: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực đối nhau, mỗi lực có độ lớn 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. 0 N B. 50 N C. 100 N D. 200 N Đáp án: A Câu 8: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực cùng phương nhưng ngược chiều nhau, mỗi lực có độ lớn 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. 0 N B. 50 N C. 100 N D. 200 N Đáp án: B Câu 9: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực cùng phương nhưng ngược chiều nhau, một lực có độ lớn 80 N và một lực có độ lớn 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. 0 N B. 30 N C. 130 N D. 150 N Đáp án: B Câu 10: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 60°, mỗi lực có độ lớn F = 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. F cos α + F sin α B. F cos α − F sin α C. √ (F^2 cos^2 α + F^2 sin^2 α) D. √ (F^2 cos^2 α + F^2 sin^2 α + 2F^2 cos α sin α) Đáp án: D Câu 11: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 60°, mỗi lực có độ lớn F = 50 N. Góc giữa lực tổng hợp và trục Ox bằng bao nhiêu? A. 15° B. 30° C. 45° D. 60° Đáp án: B Câu 12: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 90°, một lực có độ lớn F1 = 50 N và một lực có độ lớn F2 = 80 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. √ (F1^2 + F2^2) B. √ (F1^2 − F2^2) C. √ (F1^2 + F2^2 + 2F1F2) D. √ (F1^2 + F2^2 − 2F1F2) Đáp án: A Câu 13: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 90°, một lực có độ lớn F1 = 50 N và một lực có độ lớn F2 = 80 N. Góc giữa lực tổng hợp và trục Ox bằng bao nhiêu? A. Arctan (F1/F2) B. Arctan (F2/F1) C. Arccos (F1/F2) D. Arccos (F2/F1) Đáp án: B Câu 14: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 120°, mỗi lực có độ lớn F = 50 N. Lực tổng hợp kéo vật có độ lớn bằng bao nhiêu? A. F cos α + F sin α B. F cos α − F sin α C. √ (F^2 cos^2 α + F^2 sin^2 α) D. √ (F^2 cos^2 α + F^2 sin^2 α − 2F^2 cos α sin α) Đáp án: D Câu 15: Một vật có khối lượng 10 kg được kéo bởi hai lực tạo với nhau một góc α = 120°, mỗi lực có độ lớn F = 50 N. Góc giữa lực tổng hợp và trục Ox bằng bao nhiêu? A. Arctan (F cos α / F sin α) B. Arctan (F sin α / F cos α) C. Arccos (F cos α / F sin α) D. Arccos (F sin α / F cos α) Đáp án: B
