Chuyên đề ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Chủ đề 3 Cân bằng và chuyển động của vật rắn

Trang 2

2

PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực, ba lực không song song

1. Phương pháp giải

Bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực, ba lực không song song, ta làm theo 4 bước sau:

Bước 1: Xác định và biểu diễn các lực tác dụng lên vật.

Bước 2: Trượt các lực về chung gốc.

Bước 3: Áp dụng điều kiện cân bằng đối với vật rắn chịu tác dụng của hai lực, ba lực không song song.

Bước 4: Từ hình vẽ, sử dụng các kiến thức hình học để tính toán.

Ví dụ: Một quả cầu đồng chất có trọng lượng 50 N được treo vào tường nhờ một sợi dây. Khi cân bằng dây lệch góc 45° so với phương thẳng đứng. Tính lực căng của dây treo?

Hướng dẫn

Tác dụng lên quả cầu có trọng lực P, sức căng dây T cùng đi qua trọng tâm và phản lực Q của tường vuông góc với tường.

Vật đứng yên nên ba lực này phải đồng quy tại tâm của quả cầu.

Từ điều kiện cân bằng của vật rắn ta suy ra:

T  Q  P

Từ tam giác lực trên hình vẽ:

T  P

cos 50 cos 450  50 N.

2. Ví dụ minh họa

Hướng dẫn

Tác dụng lên vật có lực căng dây T, trọng lực P cùng đi qua trọng tâm và phản lực Q của mặt phẳng nghiêng. Vì vật nằm cân bằng nên ba lực này phải đồng quy ở trọng tâm của vật.

Từ điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song

song ta có: T  P  Q

Từ tam giác lực trên hình vẽ ta thấy lực căng dây T:

T = P.sin = mgsin = 1.10.sin300 = 5N.

 Chọn B.

Ví dụ 1: Một vật khối lượng 1 kg được giữ trên mặt phẳng nghiêng góc 30° bằng một sợi dây song song với mặt phẳng nghiêng. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10 m/s2 . Lực căng của sợi dây bằng

A. 10 N. B. 5 N. C. 8 N. D. 12 N.

Ví dụ 2: Hai mặt phẳng đỡ tạo với phương ngang các góc 45°. Trên hai mặt phẳng đó người ta đặt một quả cầu đồng chất có khối lượng 2 kg. Bỏ qua mọi ma sát và lấy g = 10 m/s2. Hỏi áp lực của quả cầu lên mỗi mặt phẳng đỡ bằng bao nhiêu?

A. 20 N B. 28 N C. 14 N D. 1.4

DeThi.edu.vn

Trang 3

2

Hướng dẫn

Tác dụng lên vật có trọng lực P và các phản lực Q1, Q2 của các mặt phẳng đỡ. Ba lực này đồng quy tại tâm quả cầu.

Do tính đối xứng nên hai phản lực bằng nhau về độ lớn Q1 = Q2 = Q.

Từ điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song:

Q1  Q2  P

Từ hình vẽ ta thấy hai mặt đỡ vuông góc với nhau, mà các phản lực vuông góc với mặt đỡ nên chúng cũng vuông góc với nhau.

Ta có: P2  Q2  Q2  Q P  2.101  10 2

 14N.

 Chọn C.

Hướng dẫn

Tác dụng lên đèn có lực căng dây T1 và trọng lực P.

Vì đèn nằm cân bằng nên T1 = P.

Tác dụng lên thanh chống có phản lực Q của tường, lực căng dây T1 và T2. Thanh nằm cân bằng nên ba lực này đồng quy tại B và:

T2  Q  T1

Từ tam giác lực trên hình vẽ ta có: Q = T1.tan450 = T1 = 50N.

 Chọn B.

Dạng 2: Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định

1. Phương pháp giải

Với bài tập cân bằng của vật rắn có trục quay cố định ta làm theo 3 bước sau:

Ví dụ: Một thanh cứng trọng lượng 20 N một đầu được gắn vào tường nhờ một bản lề, đầu còn lại được treo vào sợi dây thẳng đứng. Tính độ lớn lực căng dây?

Bước 1: Xác định trục quay. Thanh cứng có thể

quay quanh bản lề

Hướng dẫn

nên đó chính là trục quay của thanh.

Ví dụ 3: Một chiếc đèn có trọng lượng P = 50 N được treo vào tường nhờ một sợi dây. Muốn cho đèn ở xa tường hơn người ta dùng một thanh chống nằm ngang, một đầu thanh chống vào tường và một đầu thanh tì vào điểm B của sợi dây như hình vẽ. Bỏ qua trọng lượng của thanh. Khi hệ nằm cân bằng thì dây hợp với tường góc 45°. Phản lực của thanh bằng

A. 25 N. B. 50 N. C. 100 N. D. 50 2N

2

DeThi.edu.vn