Lý thuyết Vật lý 10 bài 11: Một số lực trong thực tiễn CTST

Vật luôn rơi với gia tốc \(\vec g\) có độ lớn không đổi gọi là gia tốc rơi tự do. Lực làm cho vật rơi chính là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật gọi là trọng lực\(\vec P\). Theo biểu thức của định luật II Newton, ta có \(\vec P = m.\vec g\).

a. Các loại lực ma sát

- Ma sát nghỉ: Lực ma sát nghỉ có điểm đặt trên vật và ngay tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt, phương tiếp tuyến và ngược chiều với xu hướng chuyển động tương đối của hai bề mặt tiếp xúc. Độ lớn của lực ma sát nghỉ bằng độ lớn của lực tác dụng gây ra xu hướng chuyển động.

- Ma sát trượt: Lực ma sát trượt có điểm đặt trên vật và ngay tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt, phương tiếp tuyến và ngược chiều với chuyển động của vật. Độ lớn của lực ma sát trượt:

+ Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ chuyển động của vật.

+ Phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai bề mặt tiếp xúc.

+ Tỉ lệ với độ lớn của áp lực giữa hai bề mặt tiếp xúc: F=μ.N.

Với µ là hệ số ma sát trượt, phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai bề mặt tiếp xúc

Biểu diễn lực ma sát

- Ma sát lăn: Lực ma sát xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật lăn trên một bề mặt.

b. Ứng dụng của lực ma sát

- Lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động của vật nhưng đôi khi tác dụng này lại mang lại nhiều ứng dụng trong cuộc sống.

- Ví dụ: Cầu dây văng Nhật Tân

Cầu cân bằng do tổng các vector (bao gồm lực kéo của các sợi dây, lực nâng của các trụ cầu và trọng lực) cân bằng nhau. Người ta gọi lực kéo của các sợi dây đó là lực căng dây

- Lực căng dây có những đặc điểm sau: có điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật; có phương trùng với phương của sợi dây khi căng, chiều hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây.

Mô hình treo quả nặng

- Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng ở hai đầu dây luôn có cùng một độ lớn

a. Lực đẩy Ác – si – met

- Theo giai thoại, năm 231 trước Công nguyên, nhà vua Hieron triệu tập cuộc hội họp bất ngờ với các quần thần để nêu ra nghi ngờ của mình về chiếc vương miện mới được chế tạo có thực sự hoàn toàn làm bằng vàng hay không. Ông ra lệnh cho Archimedes (nhà khoa học hàng đầu thời đó) tìm cách chứng thực. Trong lúc Archimedes đang ngâm mình trong bóng nước và thấy nước tràn ra, ông càng chìm người vào bể thì nước tràn ra càng nhiều, ông đột nhiên bừng tỉnh và hét lên “Eureka” (Tìm ra rồi), sau đó ông đã tìm ra cách giúp quốc vương kiểm chứng chiếc vương miện.

- Một vật chìm trong nước hay chất lỏng nói chung đều chịu tác dụng của lực nâng.

Trọng lực và lực đẩy

b. Biểu thức xác định độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm có độ sâu khác nhau trong chất lỏng

- Áp suất p:

+ Là đại lượng được xác định bằng độ lớn áp lực F trên một đơn vị diện tích S của mặt bị ép theo công thức: \(p = \frac{F}{S}\)

+ Đơn vị của áp suất trong hệ SI là Pa (1Pa = 1N/m²)

- Khối lượng riêng \(\rho\) của một chất:

+ Là đại lượng được xác định bằng khối lượng m của vật tạo thành từ chất đó trên một đơn vị thể tích V của vật theo công thức: \(\rho = \frac{m}{V}\)

+ Đơn vị của khối lượng riêng trong hệ SI là kg/m³

Hai điểm A và B trong lòng chất lỏng có thể được giả định thành hai điểm A và B nằm trên hai mặt đáy của một bình chứa hình hộp chữ nhật

- Độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng: \(\Delta p = \rho .g.\Delta h\)

c. Vận dụng biểu thức độ chênh lệch áp suất

Ví dụ: Xét hai bình hình trụ hở miệng như hình dưới đây, mỗi bình có một lỗ thủng ở độ cao bằng nhau. Khi độ cao cột nước trong hai bình là khác nhau thì nước chảy ra tại lỗ thủng sẽ có tầm xa khác nhau. Các em hãy giải thích hiện tượng trên.

Hai bình nước có lỗ thủng

Hướng dẫn giải:

Nước trong bình có thể chảy từ lỗ thủng ra ngoài do sự chênh lệch áp suất nước tại vị trí lỗ thủng với áp suất không khí bên ngoài: \(\Delta p = \rho .g.\Delta h\), trong đó \(\Delta h\), là độ cao cột nước trong bình và \(\rho\) là khối lượng riêng của nước. Như vậy, cột nước trong bình càng thấp thì \(\Delta h\) càng nhỏ dẫn đến sự chênh lệch áp suất càng giảm, do đó nước chảy ra càng yếu, tầm xa càng ngắn.

Bài tập 1: Một vật khối lượng 2 kg được treo vào đầu một sợi dây, đầu kia cố định. Biết vật ở trạng thái cân bằng. Tính lực căng dây. Lấy g = 10 m/s²

Hướng dẫn giải:

Vật cân bằng dưới tác dụng của hai lực là \(\vec P = m.\vec g\) và lực căng \(\vec T\)

Nên T=P=m.g=2.10=20 N

Bài tập 2: Lực căng dây có đặc điểm gi?

Hướng dẫn giải:

Lực căng dây có đặc điểm:

- Điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.

- Phương trùng với chính sợi dây.

- Chiều hướng từ hai đầu sợi dây vào phần giữa sợi dây.

Bài tập 3: Nêu biểu thức lực đẩy Ác – si – mét tác dụng lên vật khi được đặt ở trong chất lỏng?

Hướng dẫn giải:

Biểu thức lực đẩy Ác – si – mét tác dụng lên vật khi được đặt ở trong chất lỏng là: \({F_A} = \rho .g.V\)

Trong đó:

\(\rho\) là khối lượng riêng của chất lỏng

g là gia tốc trọng trường

V là phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ

C. Trắc nghiệm Vật lý 10 bài 11