Với những ai đang học môn Vật lý, việc hiểu và áp dụng lý thuyết về tổng hợp lực và phân tích lực là cực kỳ quan trọng. Trên thực tế, kiến thức này cũng được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày. Vậy hôm nay, chúng ta hãy cùng VUIHOC tìm hiểu về lý thuyết tổng hợp lực và phân tích lực, và cách áp dụng chúng vào các bài tập thực tế.
1. Lý thuyết tổng hợp lực và phân tích lực
1.1. Giới thiệu về lực và cân bằng lực
1.1.1. Lực là gì?
Lực là một đại lượng vectơ được sử dụng để mô tả tác động của một vật lên một vật khác, gây ra gia tốc cho vật đó hoặc có thể làm vật đó biến dạng.
Ví dụ: Khi một vận động viên kéo một dây cung:
- Lực kéo từ tay của vận động viên làm cho cung bị biến dạng và dây cung căng ra.
- Lực căng của dây cung (hay còn gọi là lực đàn hồi) đẩy mũi tên di chuyển.
1.1.2. Đơn vị của lực
Đơn vị đặc trưng của lực là Niutơn (N).
1.1.3. Hai lực cân bằng là gì?
Hai lực cân bằng chính là hai lực có cùng tác dụng lên một vật, có độ lớn bằng nhau và ngược chiều.
Ví dụ: Quá trình treo một quả nặng lên một sợi dây. Lúc này, quả nặng chịu tác dụng từ hai lực cân bằng bao gồm trọng lực và lực căng của dây.
1.2. Tổng hợp lực
1.2.1. Khái niệm tổng hợp lực
Tổng hợp lực là quá trình đánh giá sự thay thế các lực tác động cùng vào một vật bằng một lực có tác động giống hệt với tổng các lực đó.
Lực được thay thế như vậy được gọi là hợp lực.
1.2.2. Một số quy tắc tổng hợp lực
Nếu hai lực đồng quy tạo thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy sẽ biểu diễn hợp lực của chúng.
Hình ảnh minh họa về quy tắc tổng hợp lực
1.3. Phân tích lực
1.3.1. Khái niệm phân tích lực
Phân tích lực là quá trình thay thế một lực bằng hai hoặc nhiều lực nhỏ hơn mà có tác dụng giống như lực đó. Các lực thay thế như vậy được gọi là các lực thành phần.
1.3.2. Phương pháp phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước
Để phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước, ta thực hiện các bước sau:
- Vẽ một đường thẳng kẻ từ điểm đầu mút của lực theo hai phương đã cho.
- Đường thẳng kẻ sẽ cắt các phương đã cho tại các điểm E và G.
- Vectơ OE và OG biểu diễn các lực thành phần F1' và F2'.
2. Điều kiện cân bằng của chất điểm
Một chất điểm muốn đứng cân bằng thì tổng hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng 0:
\vec{F}=\vec{F_1}+\vec{F_2}+...=\vec{0}3. Tổng hợp các dạng bài tập phân tích lực
Câu 1: Xác định hợp lực của hai lực đồng quy F1=16N và F2=12N ở từng trường hợp góc hợp giữa hai lực là alpha = 0o, 60o, 120o, 180o. Hãy cho biết góc hợp giữa hai lực sao cho hợp lực có độ lớn 20N.
Câu 2: Xác định hợp lực của ba lực đồng quy trên một mặt phẳng. Biết góc hợp giữa lực này với hai lực còn lại đều là các góc có số đo là 60o và độ lớn của cả ba lực đều bằng 20N.
Câu 3: Cho 3 lực đồng quy, đồng phẳng, cùng hướng theo các trục Ox, Oy, Oz. Biết góc hợp giữa F1 và F2 là 60o, góc hợp giữa F1 và F3 là 120o. Hãy xác định hợp lực của ba lực này.
Câu 4: Một vật đang nằm trên một mặt nghiêng một góc 30o so với phương nằm ngang đã chịu tác dụng của trọng lực với độ lớn là 50N. Hãy xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo phương vuông góc và cùng phương song song với mặt nghiêng.
Câu 5: Một vật nặng có khối lượng là 6kg được treo lên như hình vẽ và được giữ cho đứng yên bằng dây OA và dây OB. Cho biết OA và OB hợp lại với nhau thành một góc có số đo là 45o. Hãy xác định lực căng của 2 dây OA và OB.
Câu 6: Một vật nặng có khối lượng là 3kg được treo lên như hình vẽ, thanh sắt AB vuông góc với tường thẳng đứng, dây CB lệch một góc 60o so với phương nằm ngang. Tính lực căng của dây BC với áp lực của thanh sắt AB lên tường khi mà hệ cân bằng.
Câu 7: Một chiếc đèn tín hiệu giao thông có 3 màu được dựng ở một ngã tư nhờ một dây cáp với trọng lượng không đáng kể. Hai đầu của dây cáp được giữ bằng hai cột đèn AB, A’B’ cách nhau một khoảng 8m. Đèn nặng 60N được treo vào giữa điểm O của dây cáp, làm dây cáp võng xuống khoảng 0,5m. Xác định lực căng của dây.
Câu 8: Cho 2 lực đồng quy có độ lớn là F1 = F2 = 100N. Hãy xác định góc hợp lực của 2 lực khi chúng hợp nhau trong các trường hợp alpha = 0o, 60o, 90o. Hãy biểu diễn mỗi trường hợp bằng hình của hợp lực.
Câu 9: Hãy sử dụng quy tắc hình bình hành để xác định hợp lực của 3 lực F1 = F2 = F3 = 60N nằm trên cùng một mặt phẳng. Biết rằng lực F2 làm thành với 2 lực F1 và F3 góc đều là 60o.
Câu 10: Cho 3 lực đồng quy cùng nằm trên một mặt phẳng với độ lớn bằng nhau và bằng 80N, từng đôi một sẽ tạo thành góc 120o. Xác định hợp lực của chúng.
Lưu ý: Đây chỉ là một số câu hỏi và bài tập phổ biến liên quan đến tổng hợp lực và phân tích lực. Còn rất nhiều kiến thức khác đang chờ bạn khám phá tại VUIHOC.
Đó là tổng hợp lý thuyết về tổng hợp lực và phân tích lực, hai khái niệm quan trọng không thể thiếu trong môn Vật lý. Hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về chúng thông qua bài viết này.
Hãy đăng ký khoá học với VUIHOC để tiếp tục khám phá nhiều kiến thức hơn về Vật lý cũng như các môn học khác ngay bây giờ!
