Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 58 sgk Vật Lí 10

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 9. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 58 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

I – Lực. Cân bằng lực

– Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng

– Các lực cân bằng là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.

– Đường thẳng mang vectơ lực gọi là giá của lực.

– Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, có cùng độ lớn và ngược chiều.

– Đơn vị đo lực là Niutơn (N).

II – Tổng hợp lực

– Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực.

– Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.

Ta có: \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} \)

III – Điều kiện cân bằng của chất điểm

Muốn cho một chất điểm đứng yên cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không.

\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + \ldots = \overrightarrow 0 \)

IV – Phân tích lực

– Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như hai lực đó.

– Chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nào thì mới phân tích lực đó theo hai phương ấy.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 54 Vật Lý 10

Vật nào tác dụng vào cung làm cung biến dạng? Vật nào tác dụng vào Mũi tên làm mũi tên bay đi (Hình 9.1)?

Trả lời:

– Lực kéo của tay làm cung biến dạng, dây cung căng ra.

– Lực căng của dây (lực đàn hồi) làm mũi tên bay đi.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 54 Vật Lý 10

Vẽ các lực cân bằng tác dụng lên quả cầu (Hình 9.3). Các lực này do những vật nào gây ra?

Trả lời:

Ta có:

Trọng lực và lực căng dây là 2 lực tác dụng vào quả cầu, hai lực này cân bằng nên quả cầu nằm yên.

Trái Đất hút quả cầu gây ra trọng lực P, phản lực của giá đỡ cùng với trọng lực P gây ra lực căng dây T.

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 55 Vật Lý 10

Từ thí nghiệm trên ta rút ra được kết luận gì về tính chất của lực?

Trả lời:

Thí nghiệm chứng tỏ lực là một đại lượng vecto, đồng thời phép tổng hợp hai lực đồng qui, đồng phẳng tuân theo qui tắc hình bình hành: 2 lực thành phần là 2 cạnh kề nhau của hình bình hành, lực tổng hợp là đường chéo hình bình hành tại điểm đồng qui.

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 56 Vật Lý 10

Trong trường hợp có nhiều lực đồng qui thì vận dụng quy tắc này như thế nào?

Trả lời:

Áp dụng quy tắc hình bình hành:

Tổng hợp 2 lực \({\overrightarrow F _1}\) và \({\overrightarrow F _2}\) ta được \({\overrightarrow F _{12}}\)

Tổng hợp 2 lực \({\overrightarrow F _{12}}\) với lực thứ 3 ta được \({\overrightarrow F _{123}}\)

Cứ thế cho đến khi ta được \({\overrightarrow F _{1n}}\) cuối cùng, lực này là hợp lực của tất các các lực trên.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 58 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 58 Vật Lý 10

Phát biểu định nghĩa của lực và điều kiện cân bằng của một chất điểm?

Trả lời:

– Lực là 1 đại lượng vectơ đặc trưng cho sự tác dụng của vật này vào vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật bị biến dạng.

+ Kí hiệu: F

+ Đơn vị: Newton (N).

– Điều kiện cân bằng của 1 chất điểm: Tổng hợp lực tác dụng vào vật bằng không.

2. Giải bài 2 trang 58 Vật Lý 10

Tổng hợp lực là gì? Phát biểu quy tắc hình bình hành?

Trả lời:

– Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.

\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} \)

3. Giải bài 3 trang 58 Vật Lý 10

Hợp lực \(\vec{F}\) của hai lực đồng quy \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\) có độ lớn phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

Ta có:

\(\vec{F}=\vec{F}_1+\vec{F}_2\)

\(F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}.F_{2}cos\alpha}\)

⇒ \(\vec{F}\) phụ thuộc vào:

– Phương chiều, độ lớn của \(\vec{F}_1\) và \(\vec{F}_2\)

– Góc hợp bởi giữa \(\vec{F}_1\) và \(\vec{F}_2\)

4. Giải bài 4 trang 58 Vật Lý 10

Phân tích lực là gì? Nêu cách phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo hai phương cho trước.

Trả lời:

– Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt lực đó. Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo hai phương cho trước phải tuân theo quy tắc hình bình hành.

– Cách phân tích lực:

+ Chọn hai phương Ox và Oy đi qua O là điểm đặt của lực \(\overrightarrow F \) cần phân tích. Hai phương này có biểu hiện tác dụng lực \(\overrightarrow F \) gây ra.

+ Từ điểm mút của vecto \(\overrightarrow F \), kẻ các đoạn thẳng (bằng nét đứt) song song với Ox và Oy cắt hai phương này, ví dụ tại M và N ta được các vecto OM và ON biểu diển hai lực thành phần vecto \(\overrightarrow {{F_1}} \) và vecto \(\overrightarrow {{F_2}} \).

?

1. Giải bài 5 trang 58 Vật Lý 10

Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 9 N và 12 N.

a) Trong số các giá trị sau đây, giá trị nào là độ lớn của hợp lực ?

A. 1 N ; B. 2 N ; C. 15 N ; D. 25 N.

b) Góc giữa hai lực đồng quy bằng bao nhiêu ?

Bài giải:

Ta có:

Vecto lực tổng hợp: \(\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}\)

Trong trường hợp tổng quát:

\(F = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right)} \)

+ Khi \(\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = 1\)

\( \Rightarrow F = {F_{m{\rm{ax}}}} = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}} \\= \sqrt {{{\left( {{F_1} + {F_2}} \right)}^2}} \)\( = {F_1} + {F_2}\) (1)

+ Khi \(\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = – 1\)

\( \Rightarrow F = {F_{\min }} = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 – 2{F_1}{F_2}} \\= \sqrt {{{\left( {{F_1} – {F_2}} \right)}^2}} \)\( = \left| {{F_1} – {F_2}} \right|\) (2)

Từ (1) và (2) \( \Rightarrow \left| {{F_1} – {F_2}} \right| \le F \le {F_1} + {F_2}\)

a) Ta có: F₁ = 9N; F₂= 12N

Độ lớn của hợp lực thuộc khoảng:

\(\left| {{F_1} – {F_2}} \right| \le F \le {F_1} + {F_2} \)

\(\Leftrightarrow \left| {9 – 12} \right| \le F \le 9 + 12 \Leftrightarrow 3N \le F \le 21N\)

→ Trong các giá trị đã cho chỉ có đáp án C thoả mãn.

⇒ Đáp án: C.

b) Theo câu a) có F=15N.

\(\eqalign{
& F = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right)} \cr&\Rightarrow {F^2} = F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) \cr
& \Leftrightarrow {15^2} = {9^2} + {12^2} + 2.9.12\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) \cr&\Rightarrow \cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = 0 \cr&\Rightarrow \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = {90^0} \cr} \)

2. Giải bài 6 trang 58 Vật Lý 10

Cho hai lực đồng quy có cùng độ lớn 10 N.

a) Góc giữa hai lực bằng bao nhiêu thì hợp lực cũng có độ lớn bằng 10 N ?

A. 90⁰ ; B. 120⁰ ; C. 60⁰ ; D. 0⁰

b) Vẽ hình minh hoạ.

Bài giải:

a) Ta có:

\(\eqalign{
& F = \sqrt {F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right)} \cr&\Rightarrow {F^2} = F_1^2 + F_2^2 + 2{F_1}{F_2}\cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) \cr
& \Rightarrow \cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = {{{F^2} – F_1^2 – F_2^2} \over {2{F_1}{F_2}}} \cr& \Rightarrow cos \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = {{{{10}^2} – {{10}^2} – {{10}^2}} \over {2.10.10}} = – {1 \over 2} \cr
& \Rightarrow \left( {\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} } \right) = {120^0} \cr} \)

⇒ Đáp án: B.

b) Hình minh họa:

3. Giải bài 7 trang 58 Vật Lý 10

Phân tích lực \(\vec{F}\) thành hai lực \(\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}\) theo hai phương OA và OB (Hình 9.10). Giá trị nào sau đây là độ lớn của hai lực thành phần.

A. F₁ = F₂ = F;

B. F₁ = F₂ = \(\frac{1}{2}\)F ;

C. F₁ = F₂ = 1,15F ;

D. F₁ = F₂ = 0,58F.

Bài giải:

Ta có:

Áp dụng quy tắc hình bình hành: từ điểm ngọn của vecto \(\vec{F}\) lần lượt vẽ các đoạn thẳng song song với OA và OB ta được \({\overrightarrow F _1}\) trên OA và \({\overrightarrow F _2}\) trên OB sao cho: \(\overrightarrow F = {\overrightarrow F _1} + {\overrightarrow F _2}\)

Ta có: hình bình hành OF₁FF₂có đường chéo OF là đường phân giác của góc O nên OF₁FF₂là hình thoi.

Tam giác F₁OI vuông tại I có:

\(\eqalign{
& \cos 30 = {{OI} \over {{\rm{O}}{{\rm{F}}_1}}} \cr& \Rightarrow {\rm{O}}{{\rm{F}}_1} = {{OI} \over {\cos 30}} = {{{{OF} \over 2}} \over {\cos 30}} = 0,58.{\rm{OF}} \cr
& \Rightarrow {F_1} = {F_2} = 0,58F \cr} \)

⇒ Đáp án: D.

4. Giải bài 8 trang 58 Vật Lý 10

Một vật có trọng lượng P = 20N được treo vào một vòng nhẫn O (coi là chất điểm). Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB (Hình 9.11). Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc là 120⁰. Tìm lực căng của hai dây OA và OB.

Bài giải:

– Biểu diễn lực:

– Để hệ cân bằng: \(\vec{P}\) + \(\vec{T_{A}}\) + \(\vec{T_{B}}\) = \(\vec{0}\)

– Mặt khác: \(\vec P + \overrightarrow {{T_A}} = \vec Q \Rightarrow \overrightarrow {{T_B}} + \vec Q = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {{T_B}} = – \vec Q \)

\(\Rightarrow \left| {\overrightarrow {{T_B}} } \right| = \left| {\vec Q} \right|\)

– Ta có: \(\widehat {BOA} = {120^0} \Rightarrow \alpha = \widehat {{T_A}OQ} = {180^0} – {120^0} = {60^0}\); P = 20N.

– Xét tam giác OT_AQ vuông tại T_A, có:

\(\left\{ \matrix{
\tan \alpha = \dfrac{P}{{T_A}} \Rightarrow {T_A} = \dfrac{P}{\tan \alpha } = {\dfrac{20}{\tan 60}}= 11,55N \hfill \cr
\sin \alpha = \dfrac{P}{Q} \Rightarrow Q = \dfrac{P}{\sin \alpha } = \dfrac{20}{\sin 60} = 23,1N = {T_B} \hfill \cr} \right. \)

\(\Rightarrow \left\{ \matrix{
{T_A} = 11,55N \hfill \cr
{T_B} = 23,1N \hfill \cr} \right.\)

5. Giải bài 9 trang 58 Vật Lý 10

Em hãy đứng vào giữa hai chiếc bàn đặt gần nhau, mỗi tay đặt lên một bàn rồi dùng sức chống tay để nâng người lên khỏi mặt đất. Em làm lại như thế vài lần, mỗi lần đẩy hai bàn tay ra xa nhau một chút. Hãy báo cáo kinh nghiệm mà em thu được.

Bài giải:

Mỗi lần đẩy bàn tay ra xa, ta phải dùng sức nhiều hơn để lực chống của hai tay lớn hơn mới nâng người lên được. Nguyên nhân là vì sau mỗi lần chống tay, góc của hai lực chống tăng dần (2 bàn tay rời xa nhau) cho nên làm cho lực nhỏ dần.

Bài trước:

Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do sgk Vật Lí 10

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 64 65 sgk Vật Lí 10

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 58 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“