btvn.vn

Phân tích lực và giải bài toán chuyển động

Lưu trên thiết bị này
Động lực học · Chọn bài khác

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

Lực F nghiêng góc alpha với phương ngang được chiếu lên hai trục vuông góc.
Khi góc α đo từ phương ngang: thành phần ngang F cos α, thành phần đứng F sin α.
Mở hình lớn
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
Chọn một đáp án

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
Chọn một đáp án

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