Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song

Lý thuyết

Mục lục

* * * * *

Câu C1 trang 96 SGK Vật lý 10

Có nhận xét gì về phương của hai dây khi vật đứng yên?

Hướng dẫn giải

Phương của hai dây cùng nằm trên một đường thẳng.

Câu C2 trang 97 SGK Vật lý 10

Em hãy làm như Hình 17.3 và cho biết trọng tâm của thước dẹt ở đâu.

Hướng dẫn giải

Trọng tâm của thước ở chỗ mà khi đặt ngón tay ở đó thì thước nằm cân bằng. Vì khi đó trọng lực nằm cân bằng với phản lực giá đỡ (tay đỡ).

Câu C3 trang 98 SGK Vật lý 10

Có nhận xét gì về giá của ba lực?

Hướng dẫn giải

Giá của ba lực cùng nằm trong một mặt phẳng của vật phẳng mỏng.

Bài 1 (SGK trang 99)

Phát biểu điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực.

Hướng dẫn giải

Tổng hợp 2 lực đó vào vật rắn phải bằng không.

Bài 2 (SGK trang 99)

Trọng tâm của một vật là gì ? Trình bày phương pháp xác định trọng tâm của vật phẳng, mỏng bằng thí nghiệm.

Hướng dẫn giải

Trọng tâm của vật là điểm đặt vectơ trọng lực của vật.

Thí nghiệm là ta có thể đặt vật trên 1 cái đinh, nếu vật đó ít bị dao động nhất và không bị đổ, thì tại vị trí đầu đinh tiếp xung với vật là trọng tâm của vật.

Bài 3 (SGK trang 100)

Cho biết trọng tâm của một số vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng?

Hướng dẫn giải

Nó nằm ở tâm đối xứng của vật đó.

Bài 4 (SGK trang 100)

Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy?

Hướng dẫn giải

Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng qui tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vecto lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng qui, rồi áp dụng qui tắc hình bình hành để tìm hợp lực.

Bài 5 (SGK trang 100)

Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song?

Hướng dẫn giải

Tổng 3 lực tác dụng vào vật phải bằng không.

Một vật có khối lượng m=2kg được giữ yên trên một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây song song với đường dốc chính (Hình 17.9). Biết góc nghiêng α=30^o, g=9,8m/s² và ma sát là không đáng kể. Hãy xác định:

a) lực căng của dây;

b) phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật.

Hướng dẫn giải

Lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình vẽ:

a) + Khi vật m cân bằng. Ta có:

$\overrightarrow{P}$ + $\underbrace{\overrightarrow{N}+\overrightarrow{T}}$ = $\overrightarrow{0}$

$\overrightarrow{P}$ + $\overrightarrow{P'}$ = $\overrightarrow{0}$ => $\left | \overrightarrow{P} \right |$ = $\left | \overrightarrow{P'} \right |$

Xét $\Delta$P'NO, ta có: sinα = $\frac{T}{P'}$ = $\dfrac{T}{P}$

=> T = P sin$\alpha$

=> T = mg sin30^o = 2.9,8. $\dfrac{1}{2}$ = 9,8 (N)

b) Ta có: cosα = $\frac{N}{P'}$ = $\dfrac{N}{P}$

=> N = Pcosα = mgcosα = 3. 9,8. $\frac{\sqrt{3}}{2}$

=> N = 16,97N

Bài 7 (SGK trang 100)

Hai mặt phẳng tạo với mặt phẳng nằm ngang các góc α = 45^o. Trên hai mặt phẳng đó người ta đặt một quả cầu đồng chất có khối lượng 2kg (Hình 17.10). 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;

C. 14N;

D. 1,4N.

Hướng dẫn giải

Lực tác dụng lên quả cầu được biểu diễn như hình vẽ. Khi hệ cân bằng ta có:

$\overrightarrow{P}$ + $\overrightarrow{N_{1}}$ + $\overrightarrow{N_{2}}$ = $\overrightarrow{0}$ (1)

Chọn hệ trục Oxy như hình vẽ, chiếu phương trình (1) lên Ox, Oy.

(Ox): N₁cosα – N₂ cosα = 0 (2)

(Oy): - P + N₁sinα + N₂sinα = 0 (3)

(2) => N₁ = N₂. Thay vào (3)

=> P = 2N₁sinα => N₁ = $\frac{P}{2sin\alpha }$ = $\frac{mg}{2sin\alpha }$

=> N₁ =N₂ = $\frac{2 .10}{2.\frac{\sqrt{2}}{2}}$ ($\alpha$ = 45^o)

=> N₁ = N₂ = 10√2 = 14N

=> Chọn C

Bài 8 (SGK trang 100)

Một quả cầu đồng chất có khối lượng 3kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm 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 dây là bao nhiêu?

A. 88N;

B. 10N;

C. 22N;

D. 32N.