Giải bài tập Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực

Ngày 23/03/2021, siêu tàu Ever Given bị mắc cạn khi di chuyển qua kênh đào Suez. Sự cố đã làm tê liệt tuyến giao thông huyết mạch này theo cả hai hướng. Ngày 29/03/2021, con tàu đã được giải cứu thành công nhờ các tàu kéo hạng nặng (Hình 13.1). Tại sao các tàu kéo chuyển động lệch phương với nhau nhưng vẫn kéo được tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn?

Quan sát Hình 13.2, nêu ra những lực tác dụng lên từng vật chuyển động

Em có nhận xét gì về lực tổng hợp nếu sau khi dùng quy tắc đa giác lực thì các lực thành phần tạo thành một đa giác kín.

Hãy chọn một trường hợp trong các trường hợp ở Hình 13.2 để xác định lực tổng hợp tác dụng lên vật.

Quan sát Hình 13.7 và thực hiện các yêu cầu sau:

a) Xác định hướng của lực ma sát tác dụng lên khối gỗ (Hình 13.7a) và ván trượt (Hình 13.7b).

b) Trình bày phương pháp tính toán độ lớn của các lực ma sát này.

Một cậu bé đang kéo thùng hàng trên mặt đất bằng sợi dây hợp với phương ngang một góc 30⁰ (Hình 13.9). Hãy tìm độ lớn lực kéo thành phần trên hai phương vuông góc và song song với mặt đất, biết độ lớn lực kéo cậu bé tác dụng lên dây là 12 N.

Hãy vận dụng quy tắc phân tích lực để giải thích tại sao khi đưa những kiện hàng nặng từ mặt đất lên xe tải, người ta dùng mặt phẳng nghiêng để đẩy hàng lên thay vì khiêng trực tiếp lên xe.

Quan sát Hình 13.10 và chỉ ra các lực tác dụng lên móc treo.

Đề xuất phương án xác định lực tổng hợp của hai lực đồng quy với dụng cụ được gợi ý trong bài.

Dụng cụ:

- Một số lực kế (1) có giới hạn đo 5 N, lò xo (2) có độ cứng phù hợp.

- Bảng từ.

- Thước êke ba chiều, thước đo góc (4) gắn trên bảng từ.

- Dây nối ba nhánh (5) nhẹ, không dãn.

- Nam châm (6).

Đề xuất phương án xác định lực tổng hợp của hai lực song song với dụng cụ và bố trí được gợi ý trong bài.

Dụng cụ:

- Thước nhôm nhẹ (1) có độ chia đến mm, có móc treo di chuyển được.

- Các quả cân (2) có khối lượng 50 g.

- Hai lò xo (3).

- Bảng từ, nam châm (4).

- Thước định vị (5).

Rút ra kết luận từ kết quả của thí nghiệm tổng hợp hai lực song song.

Một người đang gánh lúa như Hình 13.15. Hỏi vai người đặt ở vị trí nào trên đòn gánh để đòn gánh có thể nằm ngang cân bằng trong quá trình di chuyển? Biết khối lượng hai bó lúa lần lượt là m1 = 7 kg, m2 = 5 kg và chiều dài đòn gánh là 1,5 m. Xem như điểm treo hai bó lúa hai đòn gánh và bỏ qua khối lượng đòn gánh.

Dựa vào quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều, đề xuất phương án xác định trọng tâm của chiếc đũa ăn cơm.

Một gấu bông được phơi trên dây treo nhẹ như Hình 13P.1.

a) Xác định các lực tổng hợp tác dụng lên gấu bông.

b) Vẽ hình để xác định lực tổng hợp của các lực do dây treo tác dụng lên gấu bông.

c) Em có thể dựa vào lập luận mà không cần vẽ hình để xác định lực tổng hợp của các dây treo được không? Giải thích.

Một chiếc thùng gỗ khối lượng m đang trượt xuống từ một dốc nghiêng 20⁰ so với phương ngang như Hình 13P.2. Em hãy phân tích thành phần vectơ trọng lực tác dụng lên thùng gỗ theo các phương Ox và Oy.

Hai người đang khiêng một thùng hàng khối lượng 30 kg bằng một đòn tre dài 2 m như Hình 13P.3. Hỏi phải treo thùng hàng ở điểm nào để lực đè lên vai người đi sau lớn hơn lực đè lên vai người đi trước 100 N. Bỏ qua khối lượng của đòn tre.

Khi có hai vecto lực \(\overrightarrow {{F_1}} ,\,\overrightarrow {{F_2}} \) đồng quy, tạo thành 2 cạnh của một hình bình hành thì vecto tổng hợp lực \(\overrightarrow F \) có thể

A. có điểm đặt tại 1 đỉnh bất kì của hình bình hành.

B. có phương trùng với đường chéo của hình bình hành.

C. có độ lớn F = F₁ + F₂.

D. cùng chiều với \(\overrightarrow {{F_1}} \)hoặc \(\overrightarrow {{F_2}} .\)

Hình vẽ nào sau đây biểu diễn đúng lực tổng hợp của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \), \(\overrightarrow {{F_2}} \)?

Phát biểu nào sau đây về phép tổng hợp lực là sai?

A. Xét về mặt toán học, tổng hợp lực là phép cộng các vecto lực cùng tác dụng lên một vật.

B. Lực tổng hợp có thể xác định bằng quy tắc hình bình hành, quy tắc tam giác lực hoặc quy tắc đa giác lực.

C. Độ lớn của lực tổng hợp có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng tổng độ lớn của hai lực thành phần.

D. Lực tổng hợp là một lực thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật, có tác dụng tương đương các lực thành phần.

Hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} ,\,\overrightarrow {{F_2}} \) song song cùng chiều, cách nhau một đoạn 20 cm. Độ lớn của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) là 24 N. Hỏi độ lớn của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) và điểm đặt của lực tổng hợp cách điểm đặt của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \)một đoạn là bao nhiêu?

A. 6 N; 15 cm

B. 42 N; 5 cm

C. 6 N; 5 cm

D. 42 N; 15 cm

Hai lực có giá đồng quy, vuông góc có độ lớn các lực thành phần là F₁ = 6 N và F₂ = 8 N (Hình 13.1). Xác định độ lớn của lực tổng hợp và góc hợp giữa vecto lực tổng hợp và vecto lực \(\overrightarrow {{F_1}} \).

Đặt tại hai đầu thanh AB dài 60 cm hai lực song song cùng chiều và vuông góc với AB. Lực tổng hợp \(\overrightarrow F \) được xác định đặt tại O cách A một khoảng 15 cm và có độ lớn 12 N (Hình 13.2). Độ lớn của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) bằng bao nhiêu?

Một người đẩy máy cắt cỏ có khối lượng 15 kg di chuyển với một lực có độ lớn xem như không đổi bằng 80 N theo phương của giá đẩy như Hình 13.3. Biết góc tạo bởi giá đẩy và phương ngang là 45⁰.

a) Tìm độ lớn của lực đẩy theo phương ngang và phương thẳng đứng.

b) Nếu từ trạng thái nghỉ, người này tác dụng lực để tăng tốc cho máy đạt tốc độ 1,2 m/s trong 3 s thì độ lớn lực ma sát trong giai đoạn này là bao nhiêu?

Trò chơi “Xếp đá cân bằng” là môn nghệ thuật sao cho việc xếp những hòn đá lên nhau được cân bằng như Hình 13.4. Dưới góc nhìn Vật lí, em hãy cho biết nguyên nhân chính tạo nên sự cân bằng của hệ các viên đá.

Trong Hình 13.5, hai bạn nhỏ đang kéo một chiếc xe trượt tuyết. Xét lực kéo có độ lớn 45 N và góc hợp bởi dây kéo so với phương ngang là 40⁰.

a) Thành phần lực kéo theo phương ngang có độ lớn bao nhiêu?

b) Nếu xe trượt tuyết này chuyển động đều dưới tác dụng của lực kéo trên thì lực ma sát có độ lớn bao nhiêu?