Muốn giải bài chuyển động, bắt đầu từ đâu?
Góc nghiêng của lực kéo làm một phần lực nâng hộp lên, phần còn lại kéo hộp đi. Ta tách các thành phần để không bỏ sót ảnh hưởng này.
Chọn vật, vẽ lực, chọn trục và chiếu lực
Vectơ hợp lực được tổng hợp bằng quy tắc hình bình hành. Hai lực vuông góc có độ lớn hợp lực $F=\sqrt{F_1^2+F_2^2}$; cùng phương thì cộng đại số theo chiều chọn.
Với lực F hợp phương ngang góc α: thành phần ngang Fcosα, thành phần đứng Fsinα. Trên mặt nghiêng góc β, trọng lực có thành phần dọc dốc mgsinβ và vuông góc mgcosβ.
Mỗi phương đều có phương trình tổng lực = m nhân gia tốc theo phương đó. Khi vật không rời mặt phẳng và không có chuyển động vuông góc, gia tốc vuông góc bằng 0. Trong thực hành tổng hợp lực, dùng lực kế và sơ đồ đúng tỉ lệ; lực cân bằng có cùng độ lớn, ngược chiều hợp lực.
Từ sơ đồ lực đến phương trình chuyển động
1. Chọn vật khảo sát, liệt kê các vật đang tương tác với nó; từ đó vẽ từng lực thật.
2. Chọn trục dọc chuyển động và vuông góc khi thuận tiện. Nêu chiều dương.
3. Chiếu từng lực lên trục rồi viết tổng lực bằng m nhân gia tốc của trục đó.
4. Giải lực hoặc gia tốc, sau đó mới dùng công thức Động học nếu đề hỏi thời gian, vận tốc, quãng đường.
Không đặt ma vào sơ đồ như một lực thêm. Nếu giả sử vật còn tiếp xúc với sàn nhưng tính được N âm, giả thiết ấy không phù hợp: sàn không hút vật xuống, cần xét lại trạng thái tiếp xúc.
Ví dụ: kéo vật trên mặt phẳng nghiêng
Kéo hộp m = 2 kg trên sàn nhẵn bằng lực 10 N hợp ngang 30°, g = 10 m/s². Phương đứng: $N+10\sin30^\circ-20=0$, nên N = 15 N. Phương ngang: $a=10\cos30^\circ/2\approx4{,}33$ m/s². Ta không lấy toàn bộ 10 N làm lực ngang.
Áp dụng
Hai lực vuông góc 3 N và 4 N có hợp lực độ lớn
Chỉ cộng độ lớn khi cùng chiều.
Hiệu phù hợp trường hợp ngược chiều.
Tích không có đơn vị N.
Đúng theo tổng hợp hai vectơ vuông góc.
Lời giải
Độ lớn hợp lực = √(3² + 4²) = 5 N.
Áp dụng
Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng nhẵn góc $30^\circ$, chỉ chịu trọng lực và phản lực. Lấy $g=10$ m/s². Gia tốc dọc dốc của vật là
Thành phần trọng lực dọc mặt phẳng nghiêng hướng xuống dốc.
Giá trị này dùng $g\cos30^\circ$ cho phương dọc dốc; phải dùng sin.
Đúng. Thành phần trọng lực dọc dốc là $mg\sin30^\circ$.
Phản lực triệt tiêu thành phần vuông góc; chỉ thành phần $mg\sin30^\circ$ gây gia tốc dọc dốc.
Lời giải
Chiếu theo chiều xuống dốc: $ma=mg\sin30^\circ$. Do đó $a=g\sin30^\circ=10\times0{,}5=5$ m/s², hướng xuống dốc. Chọn C.
Ví dụ: nối lực với quãng đường
Hộp 4 kg trượt trên sàn ngang, lực kéo ngang 12 N, μₜ = 0,20, g = 10 m/s². Vật bắt đầu từ nghỉ và trượt sang phải trong 3 s.
Theo phương đứng, N − mg = 0 nên N = 40 N. Ma sát trượt 8 N hướng trái. Chọn phải dương: 12 − 8 = 4a, suy ra a = 1 m/s².
Các lực không đổi nên a không đổi. Ta mới dùng công thức Động học: v = at = 3 m/s, s = at²/2 = 4,5 m. Nếu đề hỏi lực kéo để trượt đều, phải đặt a = 0, khi ấy lực kéo cần bằng 8 N. “Trượt đều” không có nghĩa không có lực kéo hay không có ma sát.
Những điều cần nhớ
Vẽ lực, chọn trục thuận lợi rồi chiếu từng lực. Lực cân bằng khác hợp lực ở chiều.
Đang học