Giải Lý 10 Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực KNTT

Vật lý 10 Kết nối tri thức

Giải Vật lý 10 Kết nối tri thức Bài 13

I. Tổng hợp lực – hợp lực tác dụng
II. Các lực cân bằng và không cân bằng
III. Phân tích lực

Giải Lý 10 Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực KNTT được VnDoc.com tổng hợp và xin gửi tới bạn đọc cùng tham khảo bài giải SGK Vật lý 10 Kết nối tri thức dưới đây nhé.

I. Tổng hợp lực – hợp lực tác dụng

Câu hỏi trang 56 SGK Lý 10 KNTT

Tại sao lực đẩy của người bố trong Hình 13.1b có tác dụng như lực đẩy của hai anh em?

Giải Lý 10 Bài 13

Lời giải

Ở hình a: hai bé đẩy thùng với các lực $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ và $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ làm cho thùng chuyển động với vận tốc $\underset{v}{\rightarrow}$ $\underset{v}{\rightarrow}$

Ở hình b: bố cũng đẩy chiếc thùng đó với lực $\underset{F}{\rightarrow}$ $\underset{F}{\rightarrow}$ và làm cho thùng cũng chuyển động với cùng vận tốc $\underset{v}{\rightarrow}$ $\underset{v}{\rightarrow}$.

⇒ Lực đẩy của người bố có tác dụng như lực đẩy của hai anh em vì lực tác dụng của người bố làm cho chiếc thùng chuyển động cùng hướng với cùng vận tốc giống y hệt như trường hợp hai con đẩy thùng.

Câu hỏi 1 trang 57 SGK Lý 10 KNTT

Dựa vào Hình 13.2, hãy nêu cách xác định độ lớn và chiều của hợp lực trong hai trường hợp.

a) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, cùng chiều (Hình 13.2a).

b) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều (Hình 13.2b).

Giải Lý 10 Bài 13

Lời giải

a) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, cùng chiều thì hợp lực có:

- Độ lớn bằng tổng hai lực thành phần F = F₁ + F₂

- Cùng chiều với hai lực thành phần.

b) Vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều thì hợp lực có:

- Độ lớn bằng trị tuyệt đối hiệu hai lực thành phần F = |F₁ - F₂|

- Cùng chiều với lực thành phần lớn hơn.

Câu hỏi 2 trang 57 SGK Lý 10 KNTT

Nêu quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương.

Lời giải

Lực tổng hợp của hai lực $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ và $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ là một lực $\underset{F}{\rightarrow}$ $\underset{F}{\rightarrow}$ có:

Trường hợp: hai lực thành phần cùng phương, cùng chiều

- Phương: cùng phương với hai lực thành phần.

- Chiều: cùng chiều với hai lực thành phần

- Độ lớn: F = F₁ + F₂

Trường hợp: hai lực thành phần cùng phương, ngược chiều

- Phương: cùng phương với hai lực thành phần.

- Chiều: $\underset{F}{\rightarrow}$ $\underset{F}{\rightarrow}$ cùng chiều với lực thành phần lớn hơn.

- Độ lớn: F = |F₁ - F₂|

Câu hỏi 1 trang 57 SGK Lý 10 KNTT

Cho hai lực đồng quy có độ lớn F₁ = 6 N và F₂ = 8 N.

Nếu hợp lực có độ lớn F = 10 N thì góc giữa hai lực $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ và $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ bằng bao nhiêu? Vẽ hình minh họa.

Lời giải

Để xác định được mối liên hệ về phương, chiều của các lực thành phần và hợp lực ta sẽ dựa vào các trường hợp đặc biệt:

- Hai lực thành phần cùng phương, cùng chiều thì: F = F₁ + F₂ nhưng 10 ≠ 6 + 8

- Hai lực thành phần cùng phương, ngược chiều thì: F = |F₁ - F₂| nhưng 10 ≠ |6 - 8|

- Hai lực thành phần hợp với nhau một góc nào đó, ta sẽ thường để ý đến các góc đặc biệt như góc 60°; 90°

Ta có: 10 = $\sqrt{6^{2} + 8^{2} }$ $\sqrt{6^{2} + 8^{2} }$ hay F = $\sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} }$ $\sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} }$

⇒ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\perp$ $\perp$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ hay góc giữa hai lực $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{1} }{\rightarrow}$ và $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ $\underset{F_{2} }{\rightarrow}$ bằng 90°

Giải Lý 10 Bài 13

Câu hỏi 2 trang 57 SGK Lý 10 KNTT

Giả sử lực kéo của mỗi tàu kéo ở đầu bài đều có độ lớn bằng 8000 N và góc giữa hai dây cáp bằng 30^o.

a) Biểu diễn các lực kéo của mỗi tàu và hợp lực tác dụng vào tàu chở hàng.

b) Tính độ lớn của hợp lực của hai lực kéo.

c) Xác định phương và chiều của hợp lực.

d) Nếu góc giữa hai dây cáp bằng 90^o thì hợp lực của hai lực kéo có phương, chiều và độ lớn như thế nào?

Lời giải

a.

Giải Lý 10 Bài 13

b) Áp dụng quy tắc hình bình hành ta có:

F = $\sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} + 2F_{1} F_{2} cos\alpha }$ $\sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} + 2F_{1} F_{2} cos\alpha }$

= $\sqrt{8000^{2} + 8000^{2} + 2.8000.8000.cos 30^{0} }$ $\sqrt{8000^{2} + 8000^{2} + 2.8000.8000.cos 30^{0} }$

c) Đặt tên các đỉnh cho hình trên

Giải Lý 10 Bài 13

Xét ∆ABC có AB = BC (do hai lực thành phần F1 = F2 = 8000N) nên ∆ABC là tam giác cân tại B. Suy ra $\widehat{CAB}$ $\widehat{CAB}$ = $\widehat{ACB}$ $\widehat{ACB}$

Mặt khác $\widehat{DAC\;}=\;\widehat{ACB}$ $\widehat{DAC\;}=\;\widehat{ACB}$ tính chất góc so le trong ở trong hình bình hành ABCD.

⇒ $\widehat{DAC}=\;\widehat{ACB}\;=\;\frac12\widehat{DAB}\;=\;15^0$ $\widehat{DAC}=\;\widehat{ACB}\;=\;\frac12\widehat{DAB}\;=\;15^0$

Nên:

- Phương của hợp lực là phương xiên, hợp với phương nằm ngang một góc 15o

- Chiều của hợp lực hướng về phía trước.

Hoặc có thể sử dụng định lí hàm số cosin trong tam giác ABC cũng có thể tính được.

d) Nếu góc giữa hai dây cáp bằng 90^othì hợp lực của hai dây kéo có:

- Phương: phương xiên, hợp với phương nằm ngang một góc 45^o

- Chiều: hướng về phía trước

- Độ lớn: $F = \sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} } = \sqrt{8000^{2} + 8000^{2} } \approx 1114N$ $F = \sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2} } = \sqrt{8000^{2} + 8000^{2} } \approx 1114N$

II. Các lực cân bằng và không cân bằng

Câu hỏi trang 58 SGK Lý 10 KNTT

Quan sát quyển sách đang nằm yên trên mặt bàn (Hình 13.5)

a) Có những lực nào tác dụng lên quyển sách?

b) Các lực này có cân bằng không? Vì sao?

Giải Lý 10 Bài 13

Phương pháp giải:

Quan sát hình 13.5

Lời giải:

a) Các lực tác dụng lên quyển sách gồm: Trọng lực $\vec{P}$ $\vec{P}$ , phản lực $\vec{N}$ $\vec{N}$ của bàn.

b) Các lực này có cân bằng vì quyển sách nằm yên.

Câu hỏi 1 trang 58 SGK Lý 10 KNTT

Một ô tô chịu một lực F1 = 400N hướng về phía trước và một lực F2 = 300N hướng về phía sau (Hình 13.6). Hỏi hợp lực tác dụng lên ô tô có độ lớn bằng bao nhiêu và hướng về phía nào?

Giải Lý 10 Bài 13

Phương pháp giải:

Sử dụng quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương, ngược chiều.

Lời giải:

Ta thấy: $\vec{F_{1} }$ $\vec{F_{1} }$ ↑↓ $\vec{F_{2} }$ $\vec{F_{2} }$ ⇒ F = |F₁− F₂| = |400−300| = 100N

Và có chiều hướng về phía trước.

Câu hỏi 2 trang 58 SGK Lý 10 KNTT

Quan sát cặp tình huống ở Hình 13.7.

a) Tình huống nào có hợp lực khác 0?

b) Mô tả sự thay đổi vận tốc (độ lớn, hướng) của mỗi vật trong hình, nếu có.

Giải Lý 10 Bài 13

Phương pháp giải:

- Quan sát hình 13.7.

- Vận dụng lý thuyết các lực cân bằng và không cân bằng.

Lời giải:

a)

Tình huống có hợp lực khác 0 là:

- Dùng tay đẩy để bút chì chuyển động nhanh dần

- Qủa bóng vừa rơi khỏi mép bàn.

b)

- Dùng tay đẩy để bút chì chuyển động nhanh dần: độ lớn vận tốc sẽ tăng dần, hướng chuyển động về phía trước.

- Quả bóng vừa rơi khỏi mép bàn: độ lớn vận tốc tăng dần, hướng chuyển động theo phương thẳng đứng hướng xuống.

III. Phân tích lực

Câu hỏi trang 59 SGK Lý 10 KNTT

Một vật được giữ yên trên một mặt phẳng nhẵn bởi một lò xo (Hình 13.9).

Giải Lý 10 Bài 13

1. Có những lực nào tác dụng lên vật?

Phương pháp giải:

Vận dụng quy tắc phân tích lực.

Lời giải:

Các lực tác dụng lên vật gồm: trọng lực $\vec{P}$ $\vec{P}$ , phản lực $\vec{N}$ $\vec{N}$ , lực kéo $\vec{F}$ $\vec{F}$ , lực đàn hồi của lò xo.

2. Phân tích trọng lực tác dụng lên vật thành hai lực thành phần và nêu rõ tác dụng của hai lực này.

Phương pháp giải:

Vận dụng quy tắc phân tích lực.

Lời giải:

Thành phần $\vec{P_{1} }$ $\vec{P_{1} }$ có tác dụng kéo vật chuyển động xuống phía dưới.

Thành phần $\vec{P_{2} }$ $\vec{P_{2} }$ có tác dụng giữ vật trên mặt phẳng nghiêng

Trên đây VnDoc.com vừa gửi tới bạn đọc bài viết Giải Lý 10 Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực KNTT. Hi vọng qua bài viết này bạn đọc có thêm tài liệu để học tập tốt hơn môn Vật lý 10 KNTT. Mời các bạn cùng tham khảo thêm tài liệu học tập môn Toán 10 KNTT...