Bài tập Bài 17. Trọng lực và lực căng có đáp án

- Hình a: người đang kéo và giữ cho diều bay

+ Lực căng của dây.

+ Lực kéo của tay người.

- Hình b: người kéo thùng đồ chơi

+ Trọng lượng của thùng đồ chơi tác dụng lực ép lên mặt sàn.

+ Lực căng của dây.

+ Lực ma sát giữa thùng đồ chơi và mặt sàn

- Hình c: người đang chèo thuyền

+ Trọng lượng của hệ người và thuyền tác dụng lực ép lên nước.

+ Lực cản của nước.

+ Lực nâng của nước lên thuyền.

- Hình d: người đánh cầu lông bay được do lực căng của dây vợt tác dụng vào quả cầu.

a)

- Trọng lượng của vật là độ lớn của lực có giá trị là 1 N.

- Khối lượng m của vật thỏa mãn công thức: $P=m.g\Rightarrow m=\frac{P}{g}=\frac{1}{9{,}8}\approx 0{,}1\ kg$

b) Có 2 lực tác dụng lên vật đó là: Trọng lực $\overrightarrow{P}$ và lực đàn hồi ${\overrightarrow{F}}_{dh}$ của lò xo.

- Khối lượng m của vật thỏa mãn công thức:

$P=m.g\Rightarrow m=\frac{P}{g}=\frac{9{,}80}{9{,}80}=1kg$

- Khối lượng của vật không đổi khi thay đổi vị trí.

- Trọng lượng của vật tại nơi có gia tốc 9,78 m/s$^{2}$ là:

$P'=m.g'=1.9{,}78=9{,}78N$

Thí nghiệm 1:

Lí thuyết: trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, có điểm đặt tại trọng tâm của vật. Chứng tỏ trọng tâm G của vật sẽ nằm trên phương của trọng lực. Ta chỉ cần xác định phương của trọng lực thì sẽ xác định được G.

Để xác định được trọng tâm của tấm bìa Hình 17.3 ta có thể làm như sau:

- Đục 1 lỗ nhỏ A ở mép của tấm bìa, sau đó dùng dây treo buộc vào lỗ A và treo thẳng đứng tấm bìa lên. Đến khi tấm bìa ở trạng thái cân bằng, dùng thước thẳng và bút chì kẻ 1 đường thẳng dọc theo phương của dây treo.

- Làm tương tự như vậy với một điểm treo B khác trên tấm bìa.

- Xác định giao điểm của 2 đường thẳng. Đó chính là trọng tâm G của tấm bìa.

Thí nghiệm 2:

Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo cách làm ở Thí nghiệm 1 để kiểm chứng kết luận: “Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật”.

- Cả tay người và vật đều chịu lực căng của dây.

- Lực căng dây có:

+ Điểm đặt: tại điểm tiếp xúc với vật (hoặc tay người)

+ Phương: trùng với phương của sợi dây.

+ Chiều: hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của dây .

Đặc điểm của lực căng:

+ Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.

+ Phương: trùng với phương của sợi dây.

+ Chiều: ngược với chiều của lực làm dãn dây.

- Hình 17.5a: Lực căng có:

+ Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với tay của 2 người.

+ Phương: trùng với phương của sợi dây.

+ Chiều: ngược với chiều của lực do tay 2 người kéo dãn dây.

- Hình 17.5b: Lực căng có:

+ Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật và tay người.

+ Phương: trùng với phương của sợi dây.

+ Chiều: ngược với chiều của lực do vật và người kéo dãn dây.

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên bóng đèn: trọng lực và lực căng dây.

b) Đổi 500 g = 0,5 kg

Bóng đèn đang ở trạng thái cân bằng nên lực căng có độ lớn bằng trọng lực và bằng:

T = P = m.g = 0,5.9,8 = 4,9 N

c) Nếu dây treo chỉ chịu được một lực căng giới hạn 5,5 N thì nó không bị đứt. Vì lực kéo tác dụng vào dây vẫn nhỏ hơn lực căng giới hạn (4,9 N < 5,5 N).

Do con khỉ đang đứng yên treo mình nên có thể coi nó đang ở trạng thái cân bằng.

Các lực theo các phương Ox và Oy sẽ cân bằng với nhau.

Chiếu hai lực căng xuống phương của trục Ox ta được:

${T}_{1}.\cos {14}^{0}={T}_{2}.\cos {20}^{0}$

Do $\cos {14}^{0}<\ \cos {20}^{0}\Rightarrow {T}_{1}>{T}_{2}$

Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo cách làm ở phần trên để kiểm chứng kết luận: “Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật”.

Các vệ tinh nhân tạo của Trái Đất bay xung quanh Trái Đất để làm các nhiệm vụ khác nhau, khi chúng hết nhiên liệu không thể bay được nữa, dưới tác dụng của lực cản của không khí trong khí quyển sẽ làm cho chúng chuyển động chậm dần rồi dừng lại, dưới tác dụng của trọng lực của Trái Đất sẽ hút chúng về phía Trái Đất.

Các vệ tinh sẽ rơi xuống Trái Đất.