Your browser is no longer supported. Update it to get the best YouTube experience and our latest features. Learn more
Môn Vật Lý lớp 10 có một kiến thức quan trọng nhưng cũng gây ra nhiều khó khăn cho các bạn học sinh khi làm bài tập đó là lực căng dây. Gần đây, rất nhiều lượt tìm kiếm về từ khóa “lực căng dây là gì”, “công thức tính lực căng dây”, “bài tập về lực căng dây”. Chính vì thế, bài viết này Góc Hạnh Phúc sẽ tổng hợp tất cả kiến thức và bài tập về lực căng dây chi tiết và chính xác nhất.
Xem thêm:
Khái niệm về lực căng dây là gì?
Lực căng dây trong Vật Lý được hiểu là một loại lực được tạo ra bởi một sợi dây, sợi dây cáp hoặc những vật thể tương tự lên một hoặc nhiều vật khác. Bất cứ vật gì khi mà được kéo, treo, trợ lực hoặc đung đưa trên một sợi dây thì đề sinh ra lực căng dây.
Lực căng dây cũng giống như nhiều lực khác là có thể làm thay đổi tốc độ của mọt vật hoặc sẽ làm biến dạng vật thể đó.
Lực căng dây không chỉ vận dụng đối với học sinh chuyên môn Vật Lý, mà nó còn được sử dụng đối với những kỹ sư, kiến trúc sư, những người phải tính toán để biết được rằng liệu sợi dây đang sử dụng có thể chịu nổi sức căng của vật thể tác động không, trước khi cho buông cần đỡ.
Đơn vị đo của lực căng dây
- Đơn vị đo của lực căng dây là Newton được ký hiệu là N
Công thức tính lực căng dây chính xác nhất
Trường hợp 1: Khi sợi dây kéo rất căng sẽ thay đổi trọng lượng và gia tốc của vật, và ảnh hưởng đến kết quả của lực căng dây thì có:
Công thức lực căng dây = gia tốc x khối lượng
Trường hợp 2: Yếu tố của gia tốc gây ra do trọng lượng, vật đang trong trạng thái nghỉ thì trong hệ vẫn sẽ chịu lực này. Và khi đó lực căng dây sẽ được tính theo công thức như sau:
T = (m.g) + (m.a)
Trong đó có: g là gia tốc do trọng lực của những vật trong hệ
a là gia tốc riêng của vật
T là lực căng dây
Trường hợp 3: Khi con lắc ở vị trí cân bằng, những lực tác dụng lên vật gồm trọng lực. lực căng dây. Theo định luật II Newton ta có:
Chiếu lên chiều dương ta chọn, ta có công thức lực căng dây là:
T – P = m.a => T = m(g + a)
Trường hợp 4: Con lắc đơn chuyển động tròn đều trên mặt phẳng nằm ngang, những lực tác dụng lên vật bao gồm trọng lực, lực căng dây. Hợp lực của lực căng dây là trọng lực là hướng tâm. Do vậy, để tìm được lực căng dây ta có thể sử dụng những công thức như sau:
- Áp dụng phương pháp hình học ta có:
Cosα = P/T => T = P/cosα
- Áp dụng phương pháp chiếu: Đầu tiên phân tích lực căng dây thành 2 phần Tx, Ty theo trục tọa độ xOy đã chọn. Theo định luật II Newton ta có:
Chiếu (1) lên trục tọa độ xOy ta có:
Những bài tập tính lực căng dây có lời giải dễ hiểu nhất
Bài tập 1: Một quả cầu mang điện khối lượng 5g treo bằng sợi dây không gian đặt trong điện trường chịu tác dụng của lực điện trường với độ lớn là 2.10-2N theo phương nằm ngang. Tính lực căng dây treo và góc lệch của dây treo của quả cầu với phương thẳng đứng, lấy g = 10 m/s2?
Lời giải
Tanα = 0,04 => α = 220
F = Tsinα => T = 0,053 N
Bài tập 2: Hai vật m1 = 2kg, m2 = 1kg nối với nhau bằng một sợi dây và được kéo lên thẳng đứng nhờ vào lực F = 36N đặt lên vật I. Tìm gia tốc chuyển động và lực căng của sợi dây? Coi dây đó là không giãn và có khối lượng không đáng kể.
Lời giải
Chọn chiều dương hướng lên trên. Các ngoại lực tác dụng lên hệ vật bao gồm: Trọng lực P1 và P2, lực kéo F.
a = (F – P1 – P2)/(m1 + m2) = (F – m1g – m2)/(m1 + m2)
=> a = (36 – 2.10 – 1.10)/(2 + 1) = 2 m/s2
Xét riêng vật thể m2 ta có:
T – P = m2a
=> T = P2 + m2a = m2(a + g)
=> T = 1.(2 + 10) = 12 (N)
Như vậy, với bộ kiến thức về lực căng dây ở trên chắc chắn sẽ giúp bạn đọc nắm chắc kiến thức này và có thể nhanh chóng hoàn thành những bài tập liên quan tốt nhất. Nếu như bạn cảm thấy bài viết này hay thì hãy chia sẻ để bạn bè cùng vào đọc nhé. Chúc bạn đọc có một buổi học vui vẻ và thú vị.
Bên cạnh giới thiệu về lý thuyết của bốn 4 đại lượng Tốc độ, năng lượng, gia tốc, lực căng dây của con lắc đơn, chúng ta cũng sẽ nhau làm những bài tập và bài tập vận dụng về phần này, sao cho vận dụng linh hoạt các công thức được đưa ra trong bài học ngày hôm nay.
Tương tự như vận tốc, lực căng dây của con lắc đơn cũng chia ra làm hai trường hợp
Con lắc đơn chịu tác động của hai lực: Trọng lực P và lực căng dây T . Thông thường trọng lực sẽ được phân tích thành hai thành phần P1 và P2
* Nhắc lại:
Vậy ta có”
Vật đạt lực căng dây cực đại khi ở vị trí cân bằng (a=0)
Vật đạt lực căng dây cực tiểu khi ở vị trí biên (a=a0)
Bài 1: Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng 50 (g) treo vào một đầu dây mảnh dài 1 (m). Lấy g=9,8 m/s2, kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc a0=600 rồi buông ra để con lắc chuyển động với vận tốc ban đầu bằng không.
a) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí biên và vị trí cân bằng
b) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí có góc lệch so với phương thẳng đứng
Đáp án:
a) Tính vận tốc, lực căng dây
Tại vị trí cân bằng a=0:
Vận tốc: 3,13 m/s
Lực căng dây: 0,98 (N)
Tại vị trí biên a=600
Vận tốc: 0 m/s
Lực căng dây: 0,245 (N)
b) Tại vị trí có góc lệch so với phương thẳng đứng nên li độ
Vận tốc: 2,68 m/s
Lực căng dây: T=0,783
Bài 2: Khối lượng vật nặng là m=200 (g), chiều dài dây treo l=0,8 m. Kéo con lắc khỏi vị trí cân bằng góc a0 so với phương thẳng đứng thì nó dao động điều hòa với năng lượng E=3,2.10-4 (J). Tính biên độ dao động của con lắc, lấy g=10 (m/s2)
Đáp án:
Bài 3: Một con lắc đơn gồm vật có khối lượng 200 (g) treo tại nơi có g=9,86 (m/s2). Bỏ qua mọi ma sát. Con lắc dao động điều hòa theo phương trình
a) Tính chiều dài dây treo và năng lượng dao động của con lắc
b) Tại thời điểm t=0 vật có vận tốc và li độ bằng bao nhiêu
c) Tính vận tốc và gia tốc vật khi dây treo có góc lệch a=a0/(căn 3)
d) Tìm thời gian ngắn nhất để con lắc đi từ vị trí mà tại đó động năng cực đại đến vị trí mà tại đó động năng bằng 3 thế năng
Đáp án:
Xem thêm:
Các dạng bài tập con lắc đơn hay có trong đề thi THPT Quốc Gia
3 Dạng toán con lắc đơn chịu tác dụng của ngoại lực