Quy tắc hợp lực song song cùng chiều: Thí nghiệm, Công thức, Ví dụ và Ứng dụng - Vật lý 10 bài 19

Bài viết này sẽ giúp các em biết quy tắc hợp lực song song cùng chiều, công thức tổng hợp lực song song cùng chiều qua thí nghiệm, ví dụ và ứng dụng.

I. Thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song cùng chiều

1. Thí nghiệm 1

- Dùng một thước dài, cứng và nhẹ, có trọng tâm tại O và dùng một lực kế móc vào một lỗ nhỏ tại O để treo thước lên.- Điều chỉnh cho thước nằm ngang nhờ một miếng chất dẻo gắn ở một đầu của thước

• Treo hai chùm quả cân có trọng lượng P₁ và P₂ khác nhau vào hai phía của thước, thay đổi khoảng cách từ hai điểm treo O₁, O₂ đến O để cho thước nằm ngang.

• Vì tác dụng làm quay của lực P₁ cân bằng với tác dụng làm quay của lực P₂.

⇒ Lực kế chỉ giá trị: F = P₁ + P₂

2. Thí nghiệm 2

• Tháo hai chùm quả cân đem treo chung vào trong tâm O của thước thì thấy thước vẫn nằm ngang và lực kế vẫn chỉ giá trị F = P₁ + P₂• Vậy trọng lực  đặt tại điểm O của thước là hợp lực của hai lực  và  đặt tại hai điểm O₁ và O₂.

II. Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

1. Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

• Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy.

• Giá của hợp lực chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy.

 F = F₁ + F₂

  (Chia trong)

Trong đó:

 d₁ là khoảng cách từ giá của hợp lực tới giá của lực 

 d₂ là khoảng cách từ giá của hợp lực tới giá của lực 

 Quy tắc trên vẫn đúng cho cả trường hợp thanh AB không vuông góc với hai lực thành phần 

2. Chú ý

- Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều giúp ta hiểu thêm về trọng tâm của vật. Bất kì vật nào cũng có thể chia thành một số lớn các phần nhỏ, mỗi phần có trọng lực rất nhỏ. Hợp lực của các trọng lực rất nhỏ ấy là trọng lực của vật. Điểm đặt của hợp lực là trọng tâm của vật.

- Đối với những vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật.

- Có nhiều khi ta phải phân tích một lực  thành hai lực thành phần  và  song song và cùng chiều với lực .

III. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song

- Ba lực đó phải có giá đồng phẳng.

- Lực ở trong phải ngược chiều với hai lực ở ngoài.

- Hợp lực của hai lực ở ngoài phải cân bằng với lực ở trong.

** Ví dụ và Ứng dụng của quy tắc hợp lực song song cùng chiều trong thực tế.

¤ Ứng dụng: Như làm đòn gánh, Cân thăng bằng, bắc cầu qua sông,...

¤ Ví dụ: Một người đang gánh trên vai một bao gạo có trọng lượng 60 N. Bao gạo buộc vào đầu gậy cách vai 50cm. Tay người giữ ở đầu kia cách vai 25 cm. Bỏ qua trọng lượng của gậy:

a) Hãy tính lực giữ của tay.

b) Nếu dịch chuyển gậy cho bao gạo cách vai 20cm và tay cách vai 40cm, thì lực giữ bằng bao nhiêu?

c) Vai người chịu được áp lực bằng bao nhiêu trong hai trường hợp trên?