Câu hỏi: Nêu quy tắc tìm hợp lực của hai lực có giá đồng quy
Trả lời:
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 ra 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.
Ví dụ: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 3kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc α = 200. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Cho g = 9.8 m/s2. Hãy xác định lực căng của dây tác dụng lên quả cầu.
Giải: Quả cầu chịu tác dụng của ba lực: Trọng lực P→; lực căng dâyT→ và lựcN→của tường. Do bỏ qua ma sát nên lựcN→vuông góc với tường. Vì quả cầu đứng yên nên ba lực này phải đồng phẳng, đồng quy tại tâm O của quả cầu và T→ + N→ = -P→
Ta trượt ba lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi thực hiện phép tổng hợp lực như đã làm với chất điểm.
Ta có:
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về quy tắc tìm hợp lực có giá đồng quy nhé:
1. Trường hợp 1: Hợp hai lực đồng quy, đồng phẳng cùng tác dụng vào một vật rắn
Phương pháp: Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai lực đồng quy tác dụng vào vật rắn
2. Trường hợp 2: Hợp hai lực đồng phẳng, chưa đồng quy
Phương pháp: Trượt điểm đặt hai lực trên giá của hai lực tác dụng vào vật rắn đến điểm đồng quy, sau đó áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp của hai lực đồng quy tác dụng vào vật rắn.
Kết luận:
- Quy tắc hợp hai lực đồng quy không song song cùng nằm trên mặt phẳng: Trượt hai lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai lực đồng quy.
Hợp lực của hai lực đồng quy, đồng phẳng tác dụng vào cùng một vật rắn là một lực cũng nằm trong mặt phẳng chứa hai lực đó, có tác dụng giống hệt hai lực thành phần.
+ Vecto hợp lực:
+ Độ lớn của hợp lực:
Với α là góc hợp của hai lực thành phần F1 và F2.
3. Cách tổng hợp, phân tích lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành
Tổng hợp lực: là thay thế hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bởi một lực sao cho tác dụng vẫn không thay đổi.
+ Lực thay thế gọi là hợp lực.
+ Phương pháp tìm hợp lực gọi là tổng hợp lực.
Quy tắc hình bình hành: Hợp lực của hai lực quy đồng được biểu diễn bằng đường chéo của hình bình hành mà hai cạnh là những vecto biểu diễn hai lực thành phần.
Tổng hợp ba lựcF1→,F2→, F3→
- Lựa 2 cặp lực theo thứ tự ưu tiên cùng chiều hoặc ngược chiều or vuông góc tổng hợp chúng thành 1 lực tổng hợp F12→
- Tiếp tục tổng hợp lực tổng hợpF12→ trên với lựcF3→còn lại cho ra được lực tổng hợpcuối cùng.
Theo công thức của quy tắc hình bình hành:
F2= F12+ F22+ 2.F1.F2.cosα
- Lưu ý: Nếu có hai lực, thì hợp lực có giá trị trong khoảng: | F1- F2| ≤ Fhl≤ | F1+ F2|
- Phân tích lực (Ngược với tổng hợp lực): là thay thế 1 lực bởi 2 hay nhiều lực tác dụng đồng thời sao cho tác dụng vẫn không thay đổi.
4. Ví dụ bài tập
Bài 1:Tính hợp lực của hai lực đồng quy F1= 16 N; F2= 12 N trong các trương hợp góc hợp bởi hai lực lần lượt là α = 0°; 60°; 120°; 180°. Xác định góc hợp giữa hai lực để hợp lực có độ lớn 20 N.
Hướng dẫn:
F2= F12+ F22+ 2.F1.F2.cosα
Khi α = 0°; F = 28 N
Khi α = 60°; F = 24.3 N.
Khi α = 120°; F = 14.4 N.
Khi α = 180°; F = F1– F2= 4 N.
Khi F = 20 N⇒ α = 90°
Bài 2:Một vật nằm trên mặt nghiêng góc 30° so với phương ngang chịu trọng lực tác dụng có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo các phương vuông góc và song song với mặt nghiêng.
Hướng dẫn:
P1= Psinα = 25 N
P2= Pcosα = 25√3 N
Bài 3:Cho lực F có độ lớn 100 N và có hướng tạo với trục Ox một góc 36,87° và tạo với Oy một góc 53,13°. Xác định độ lớn các thành phần của lực F trên các trục Ox và Oy.
Hướng dẫn:
36.87° + 53.13° = 90°
Fx= F.cos(36,87°) = 80 N
Fy= F.sin(53,13°) = 60 N
Câu hỏi: Quy tắc tìm hợp lực của hai lực có giá đồng quy là gì?
Trả lời:
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.
Ví dụ: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 3kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc α = 200. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Cho g = 9.8 m/s2. Hãy xác định lực căng của dây tác dụng lên quả cầu.
Ta trượt ba lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi thực hiện phép tổng hợp lực như đã làm với chất điểm.
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về quy tắc này nhé.
1. Hợp lực của hai lực đồng quy là gì?
Hợp lực của hai lực đồng quy, đồng phẳng tác dụng vào cùng một vật rắn là một lực cùng nằm trong mặt phẳng chứa hai lực đó, có tác dụng giống hệt hai lực thành phần.
2.Quy tắc hợp hai lực đồng quy đồng phẳng (cùng nằm trên mặt phẳng)
2.1. Trường hợp 1: Hợp hai lực đồng quy, đồng phẳng cùng tác dụng vào một vật rắn
Phương pháp: Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai lực đồng quy tác dụng vào vật rån.
2.2 Trường hợp 2: Hợp hai lực đồng phẳng, chưa đồng quy
Phương pháp: Trượt điểm đặt hai lực trên giá của hai lực tác dụng vào vật rắn đến điểm đồng quy, sau đó áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp của hai lực đồng quy tác dụng vào vật rắn.
Kết luận:
Quy tắc hợp hai lực đồng quy không song song cùng nằm trên mặt phẳng: Trượt hai lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai lực đồng quy.
3. Bài tập minh họa
Bài 1: Một chất điểm chịu các lực tác dụng có hướng như hình vẽ và có độ lớn lần lượt làF1 = 60N, F2 = 30N, F3 = 40N. Xác định hướng và độ lớn lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm.
Lời giải:
Ta tổng hợp các lực như hình vẽ:
Bài 2: Cho hai lực đồng quy có độ lớn 4(N) và 5(N) hợp với nhau một góc α. Tính góc α ? Biết rằng hợp lực của hai lực trên có độ lớn bằng 7,8(N).
Lời giải:
Ta có F1= 4 N
F2= 5 N
F = 7.8 N
Hỏi α = ?
Theo công thức của quy tắc hình bình hành:
F2= F12+ F22+ 2.F1.F2.cosα
Suy ra α = 60°15'
Bài 3:Một vật nằm trên mặt nghiêng góc 300so với phương ngang chịu tác dụng của trọng lực có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo phương vuông góc và song song với mặt nghiêng.
Lời giải:
Bài 4: Cho ba lực đồng qui cùng nằm trên một mặt phẳng, có độ lớn F1= F2= F3= 20(N) và từng đôi một hợp với nhau thành góc 120° . Hợp lực của chúng có độ lớn là bao nhiêu?
Lời giải:
Ta cóF→=F1→+F2→+F3→
HayF→=F1→+F23→
Trên hình ta thấy F23có độ lớn là F23= 2F2cos60° = F1
Mà F23cùng phương ngược chiều với F1nên Fhl= 0
Bài 5:Tính hợp lực của hai lực đồng quy F1= 16 N; F2= 12 N trong các trương hợp góc hợp bởi hai lực lần lượt là α = 0°; 60°; 120°; 180°. Xác định góc hợp giữa hai lực để hợp lực có độ lớn 20 N.
Lời giải:
F2= F12+ F22+ 2.F1.F2.cosα
Khi α = 0°; F = 28 N
Khi α = 60°; F = 24.3 N.
Khi α = 120°; F = 14.4 N.
Khi α = 180°; F = F1– F2= 4 N.
Khi F = 20 N⇒ α = 90°
Bài 6:Một vật nằm trên mặt nghiêng góc 30° so với phương ngang chịu trọng lực tác dụng có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo các phương vuông góc và song song với mặt nghiêng.
Lời giải:
P1= Psinα = 25 N
P2= Pcosα = 25√3 N
Bài 7:Cho lực F có độ lớn 100 N và có hướng tạo với trục Ox một góc 36,87° và tạo với Oy một góc 53,13°. Xác định độ lớn các thành phần của lực F trên các trục Ox và Oy.
Lời giải:
36.87° + 53.13° = 90°
Fx= F.cos(36,87°) = 80 N
Fy= F.sin(53,13°) = 60 N