Chương III. CÂN BẰNG VÀ CHUYÊN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN Bài 17. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI Lực VÀ CỦA BA Lực KHÔNG SONG SONG KIẾN THỨC CẦN NAM vững Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực Điều kiện cân bằng Muôn cho một vật chịu tác dụng cúa hai lực cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều: Fị =-F2 Xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng Trường hợp vật phẳng, mỏng có dạng hình học xác định thì trọng tâm trùng với tâm hình học của vật. Trường hợp vật phẳng, mỏng có dạng bất kì, có thế xác định bằng thực nghiệm: Treo vật 2 lần bằng dây mảnh với các điếm buộc dây khác nhau, trọng tâm của vật là giao diêm của 2 đường thẳng vẽ trên vật, chứa dây theo trong hai lần treo đó. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song Quy tắc tổng hợp hai lực có giả đồng quy Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành đế' tìm hợp lực. Điều kiện căn bằng Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực F1, Fa, Fa không song song ở trạng thái cân bằng thì: Ba lực phải có giá đồng phẳng và đồng quy. Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba: Fl + F2 = -F3 TRẢ LỜI CÂU HỎI Cl. Có nhận xét gì về phương của hai dây khi vật đứng yên? Trả lời Phương của hai dây trùng với lực F1 và F2, đồng thời phương của dây vuông góc với P1 và P2 khi vật đứng yên. C2. Em hãy làm như hình 17.3 [SGK] và cho biết trọng tâm của thước dẹt ở đâu? Trả lời Trọng tâm của thước dẹt nằm chính giữa của thước. C3. Có nhận xét gì về giá của ba lực? Trả lời Giá của ba lực Fl, F2 và P cắt nhau tại điếm o. GIẢI BÀI TẬP 1. Một vật có khôi lượng m = 2kg được giừ yên trẽn một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính [hình bên]. Biết góc nghiêng a = 30°, g = 9,8m/s2 và ma sát không đáng kể. Hãy xác định: Lực căng của dây. Phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật. Giải Theo phân tích lực như hình vẽ bên thì khi vật cân bằng ta có: T + N + pv + ps =0 Chiếu theo phương của mặt phẳng nghiêng, ta có: T = Px - Psincx Vậy độ lớn cúa lực căng là: T = mg.sin30° = 9,8.sin30° = 9,8 [N] Chiếu theo phương vuông góc của mặt phẳng nghiêng ta có: N = pv = Pcosa = 9,8?cos30° = 17 [N]. Vậy phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật là 17 [N]. Hai mặt phẳng đỡ tạo với mặt phẳng nằm ngang các góc a = 45u. Trên hai mặt phẳng đó người ta đặt một quả cầu đồng chất có khôi lượng 2kg [hình bên]. Bỏ qua ma sát và lấy g = 10m/s2. Hỏi áp lực của quả cầu lên mỗi mặt phẳng đỡ bằng bao nhiêu? A. 20N. B. 28N. 14N. D. 1,4N. Giải Tống hợp lực trong hình vẽ bên là: N = N1 + N2 Với N1 = N2 và N = P Ta có: p = N = N1V2 = N2V2 Áp lực của mỗi mặt phẳng đõ' là: p 20 N1 = N2 = -7= = —i= = 14 [N] 72 V2 Vậy chọn đáp án c. Một quá cầu đồng chất có khôi lượng 3kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc ơ. = 20° [hình bên]. Bỏ qua ma sát ờ chỗ tiếp của quả cầu với tường, lấy g = 10m/s2. Lực căng của dây T là bao nhiêu? B. 10N. A. 88N. 28N. D. 32N. Giải Khi vật cân bằng thì T + N + P - 0 Suy ra: T = -[N + P] Độ lớn của lực căng dây là: K p cos ơ = •— = — H T Suy ra lực căng của dây treo là: = 32 [N]. p _ 3.10 _ 30 cosa cos20" 0.94 Vậy chọn đáp án D.
Bài 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG
I. Cân bằng lực của một vật chịu tác dụng của 2 lực.
1. Thí nghiệm.
Vật đứng yên nếu hai trọng lượng P1 và P2 bằng nhau và nếu hai dây buộc vật nằm trên một đường thẳng.
Nhận xét: Hai lực F1 và F2 có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều
2. Điều kiện cân bằng
Muốn cho một vật chịu tác dụng của 2 lực ở trạng thái cân bằng thì 2 lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
- Buộc dây lần lượt vào hai điểm khác nhau trên vật rồi lần lượt treo lên. Khi vật đứng yên, vẽ đường kéo dài của dây treo. Giao điểm của hai đường kéo dài này là trọng tâm của vật. Kí hiệu trọng tâm là G.
- Trọng tâm G của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật.
II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song
1. Thí nghiệm
- Dùng hai lực kế treo một vật và để vật ở trạng thái đứng yên.
- Dùng dây dọi đi qua trọng tâm để cụ thể hoá giá của trọng lực.
- Ta thấy : Giá của ba lực cùng nằm trong một mặt phẵng và đồng qui tại một điểm.
2. Quy tắc tổng hợp 2 lực có giá đồng quy.
Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng qui tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai véc tơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng qui, rồi áp dụng qui tắc hình bình hành để tìm hợp lực.
3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực không song song.
Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì :
+ Ba lực đó phải đồng phẵng và đồng qui.
+ Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.
Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song
Nội dung bài học giúp các em củng cố lại các kiến thức về vật rắn, khi chịu tác dụng của ngoại lực thì vật rắn có biến dạng hay không?
Tìm hiểu thêm về điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực hoặc của ba lực không song song, qui tắc hợp lực của hai lực đồng qui, cách xác định trọng tâm của các vật phẵng, mỏng ... Chúc các em học tốt.
Bạn đang xem: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC
1. Thí nghiệm
2. Điều kiện cân bằng
Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
$\overrightarrow {{F_1}} = - \overrightarrow {{F_2}} $
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
Buộc dây vào một lỗ nhỏ A ở mép của vật rồi treo nó lên. Vật đứng yên dưới tác dụng của hai lực cân bằng: trọng lực của vật đặt tại trọng tâm và lực căng của dây đặt tại điểm A. Do đó, trọng tâm của vật phải nằm trên đường kéo dài của dây treo, tức là đường AB trên vật. Sau đó, buộc dây vào một điểm khác C ở mép vật rồi treo vật lên. Khi ấy, trọng tâm phải nằm trên đường CD. Như vậy, trọng tâm G là giao điểm của hai đường thẳng AB và CD.
II. CÂN BẰNG MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG
1. Thí nghiệm
2. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực.
3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song
Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực $\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} ,\overrightarrow {{F_3}} $ không song song ở trạng thái cân bằng thì:
- Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy;
- Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.
$\overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} = - \overrightarrow {{F_3}} $
Page 2
SureLRN
Video liên quan
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit.Morbi adipiscing gravdio, sit amet suscipit risus ultrices eu.Fusce viverra neque at purus laoreet consequa.Vivamus vulputate posuere nisl quis consequat.
Create an account
Việc xét sự cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của nhiều lực [2 lực, 3 lực] mạng lại những ý nghĩa thực tiễn to lớn cho đời sống và trong kỹ thuật.
Vậy điều kiện nào để khi vật chịu tác dụng của 2 lực hay 3 lực vật vẫn cân bằng? cách xác định trọng tâm của vật như thế nào? Quy tắc nào giúp tổng hợp các lực tác dụng lên vật? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực
Bạn đang xem: Điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực, cách xác định trọng tâm và bài tập – Vật lý 10 bài 17
1. Thí nghiệm về sự cân bằng của vật khi chịu tác dụng của 2 lực
– Vật đứng yên nếu hai trọng lượng P1 và P2 bằng nhau và nếu hai dây buộc vật nằm trên một đường thẳng
2. Điều kiện cân bằng của một vật
– Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
– Buộc dây vào một lỗ nhỏ A ở mép của vật rồi treo nó lên. Vật đứng yên dưới tác dụng của hai lực cân bằng: trọng lực của vật đặt tại trọng tâm và lực căng của dây đặt tại điểm A.
II. Cân bằng của vật chịu tác dụng của ba lực không song song
1. Thí nghiệm sự cân bằng của vật khi chịu tác dụng của 3 lực
– Dùng dây dọi đi qua trọng tâm để cụ thể hóa giá của trọng lực
– Nhận xét: ba lực không song song tác dụng lên vật rắn cân bằng có giá đồng phẳng và đồng quy.
2. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
– Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực.
3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song
• Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì:
– Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy;
– Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.
* Ví dụ: Một quả cầu đồng chất có trọng lượng 40N được treo vào tường nhờ một sợi dây [hình dưới]. Dây làm với tường 1 góc α = 300. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Hãy xác định lực căng của dây và lực của tường tác dụng lên quả cầu.
– Quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực
– Do bỏ qua lực ma sát nên lực
– Vì quả cầu đứng yên nên ba lực này phải đồng phẳng và đồng quy tại tâm O của quả cầu [như hình trên].
– Ta trượt 3 lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi thực hiện phép tổng hợp lực như đã làm đối với chất điểm.
– Từ các tam giác lực như hình b ở trên, ta có:
N = P.tanα = 40.tan300 ≈ 23[N].
⇒ T = 2.N = 2.23 = 46[N].
III. Bài tập về sự cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực
* Bài 1 trang 99 SGK Vật Lý 10: Phát biểu điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực.
° Lời giải bài 1 trang 99 SGK Vật Lý 10:
– Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều:
* Bài 2 trang 99 SGK Vật Lý 10: Trọng tâm của một vật là gì? Trình bày phương pháp xác định trọng tâm của vật phẳng, mỏng bằng thực nghiệm.
° Lời giải bài 2 trang 99 SGK Vật Lý 10:
♦ Trọng tâm của một vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật đó.
♦ Phương pháp xác định trọng tâm của vật phẳng mỏng bằng thực nghiệm:
– Buộc dây vào một lỗ nhỏ A ở mép của vật rồi treo vật thẳng đứng. Khi vật nằm cân bằng, dùng bút đánh dấu phương của sợi dây AA‘ đi qua vật, trên vật. Tiếp theo, buộc dây vào một lỗ B [khác A] của vật. Khi vật nằm cân bằng, đánh dâu phương sợi dây BB‘ qua vật.
– Khi đó, giao điểm của hai đoạn thẳng AA‘ và BB’ đánh dấu trên vật chính là trọng tâm G của vật.
* Bài 3 trang 100 SGK Vật Lý 10: Cho biết trọng tâm của một số vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng.
° Lời giải bài 3 trang 100 SGK Vật Lý 10:
– Đối với những vật phẳng mỏng có dạng hình học đối xứng: hình tròn tam giác đều, hình vuông, hình chữ nhật thì trọng tâm của vật là tâm đối xứng của vật [tâm hình tròn, giao điểm các đường phân giác, giao điểm hai đường chéo,…].
* Bài 4 trang 100 SGK Vật Lý 10: Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy.
° Lời giải bài 4 trang 100 SGK Vật Lý 10:
♦ Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy:
– Trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy.
– Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực.
* Bài 5 trang 100 SGK Vật Lý 10: Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song là gì?
° Lời giải bài 5 trang 100 SGK Vật Lý 10:
♦ Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song là:
– Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng qui.
– Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba:
* Bài 6 trang 100 SGK Vật Lý 10: Một vật có khối lượng m = 2 kg được giữ yên trên một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính [hình dưới – hình 17.9 sgk]. Biết góc nghiêng α = 30o, g = 9,8 m/s2 và ma sát là không đáng kể. Hãy xác định:
b] phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật.
° Lời giải bài 6 trang 100 SGK Vật Lý 10:
♦ Phân tích các lực tác dụng lên vật như hình vẽ:
a] Vì vật nằm cân bằng nên ta có:
– Phân tích trọng lực P thành 2 lực thành phần Px và Py như hình ta có:
– Chiếu [*] lên trục Ox ta được phương trình về độ lớn sau:
T = Px = P.sinα = m.g.sin30o = 2.9,8.0,5 = 9,8 [N].
b] Phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật:
– Chiếu [*] lên trục Oy ta được:
Q – Py = 0 ⇔ Q – Pcosα = 0
⇒ Q = Py = Pcosα = m.g.cos300 =
* Bài 7 trang 100 SGK Vật Lý 10: Hai mặt phẳng đỡ tạo với mặt phẳng nằm ngang các góc α = 45o . Trên hai mặt phẳng đó người ta đặt một quả cầu đồng chất có khổi lượng 2 kg [Hình 17.10]. Bỏ qua ma sát và lấy g = 10 m/s2 . Hỏi áp lực của quả cầu lên mỗi mặt phẳng đỡ bằng bao nhiêu?
° Lời giải bài 7 trang 100 SGK Vật Lý 10:
♦ Chọn đáp án: C. 14 N;
♦ Phân tích các lực tác dụng lên vật như hình vẽ:
– Chọn hệ trục tòa độ Oxy như hình vẽ.
– Chiếu phương trình [1] lên Ox và Oy ta được:
Ox: N1cosα – N2cosα = 0 [2*]
Oy: -P + N1sinα + N2sinα = 0 [3*]
– Từ [2*] ⇒ N1 = N2. Thay vào [3*] ta được:
⇒ N1 = N2 = 14[N]
– Theo định luật III Newton, ta xác định được áp lực mà quả cầu đè lên mỗi mặt phẳng đỡ là: N’1 = N’2 = 14 [N].
* Bài 8 trang 100 SGK Vật Lý 10: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 3 kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây hợp với tường một góc α = 20o [Hình 17.11]. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường, lấy g = 9,8 m/s2. Lực căng T của sợi dây là bao nhiêu?
A. 88 N; B. 10 N; C. 28 N ; D. 32 N;
° Lời giải bài 8 trang 100 SGK Vật Lý 10:
♦ Chọn đáp án: D. 32 N;
♦ Phân tích các lực tác dụng lên vật như hình vẽ:
– Khi quả cầu nằm cân bằng, không có ma sát, thì phương của dây treo đi qua tâm O của quả cầu:
– Xét tam giác vuông N’OT ta có:
Hy vọng với bài viết về Điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực, cách xác định trọng tâm và bài tập ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục