Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Chủ đề Cân bằng của vật rắn thuộc chủ đề Vật lí lớp 10 Lực và chuyển động. Để giải các bài tập về cân bằng học sinh cần nắm vững kiến thức về điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 2 lực hoặc 3 lực không song song, quy tắc momen lực, quy tắc hợp lực song song cùng chiều.

Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn

${{\vec{F}}_{1}}+{{\vec{F}}_{2}}+{{\vec{F}}_{3}}+..+=\vec{0}$

Sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích lực để giải

Video bài giảng cân bằng của vật rắn

Bài tập cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song.

Bài tập 1. Vật rắn 2kg nằm cân bằng trên mặt phẳng nghiêng góc 30o. Tính lực căng dây và phản lực của mặt phẳng nghiêng, lấy g=9,8m/s2 và bỏ qua ma sát.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 110

Hướng dẫn

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 112




Các lực tác dụng vào vật gồm trọng lực P, phản lực của mặt phẳng ngang N, lực căng T

ta có \[\vec{P}+\vec{T}+\vec{N}=\vec{0}\]

m=2 kg; α=30o, g= 9,8 m/s2

Giải:




T=Psinα=mgsinα=9,8 N.

N=Pcosα=mgcosα=17 N.

[collapse]

Bài tập 2. Vật rắn khối lượng 5kg được treo cân bằng trên mặt phẳng thẳng đứng bằng một sợi dây như hình vẽ. Bỏ qua ma sát, lấy g=9,8 m/s2; α=20o tính lực căng dây và phản lực của mặt phẳng thẳng đứng.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 114

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 116

g=9,8 m/s2; α=20o; m=5kg

\[\vec{P}+\vec{T}+\vec{N}=\vec{0}\]

Giải

P=Tcosα => T=52 N.

N=Tsinα=17,8 N.

[collapse]

Bài tập 3. Vật rắn 12kg nằm cân bằng như hình vẽ, biết AB=40cm; AC=30 cm, g=10 m/s2

Tính lực đàn hồi của thanh AB và thanh BC.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 118

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 120

AB=40cm; AC=30 cm, g=10 m/s2

=> BC=50cm

\[\vec{P}+\vec{T_{AB}}+\vec{ T_{BC}}=\vec{0}\]

Giải

P=T$_{BC }$sinα => T$_{BC}$=200 N.

TAB=T$_{BC }$cosα => TAB=160 N.

[collapse]

Bài tập 4. Quả cầu mang điện khối lượng 5 g treo bằng sợi dây không giãn đặt trong điện trường chịu tác dụng của lực điện trường có độ lớn 2.10-2 N theo phương ngang. Tính lực căng của dây treo và góc lệch của dây treo quả cầu với phương thẳng đứng, lấy g=10m/s2.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 122

\[\vec{P}+\vec{T}+\vec{F}=\vec{0}\]

F=2.10-2 N; m=5.10-3kg; g=10m/s2.

Giải

tanα=\[\dfrac{F}{P}\] = 0,04 => α=22o.

F=Tsinα => T=0,053 N.

[collapse]

Bài tập 5. treo một vật nặng khối lượng 6 kg vào điểm giữa của một sợi dây cáp căng ngang giữa hai cột thẳng đứng cách nhau 8 m làm dây võng xuống 0,5 m. Lấy g=10 m/s2. Tính lực căng của dây.
Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 124

T=T’; IH=0,5 m; HA=4m

sinα=\[\dfrac{IH}{HA}\] = 0,125

\[\vec{P}+\vec{T}+\vec{T’}=\vec{0}\]

Giải

P=2Tsinα => T=240 N.

[collapse]

Bài tập 6. Thuyền nằm trên bờ sông như hình vẽ. Biết α = 60o, lực căng của dây T = 100N. Tìm lực do gió và nước tác dụng lên thuyền.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 126

Hướng dẫn

Các lực tác dụng lên thuyền như hình vẽ

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 128

F$_{n}$ = Tcos60o = 50N

F$_{g}$ = Tsin60o = 87N

[collapse]

Bài tập 7. Vật nặng m chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang nhờ hai dây kéo nằm trong mặt phẳng ngang và hợp với nhau góc α không đổi. Lực kéo đặt vào mỗi dây là F. Tìm hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang.

Hướng dẫn

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 130

F1 = F2 = F => F12 = 2Fcos(α/2) = F$_{ms}$ = µ.mg => µ = 2Fcos(α/2)/mg

[collapse]

Bài tập 8. Các thanh nhẹ AB, AC nối với nhau và với tường nhờ các bản lề. Tại A tác dụng lực thẳng đứng P = 1000N. Tìm lực đàn hồi của các thanh nếu α = 30o; β = 60o

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 132

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 134

ΔABC vuông ở A => T1 = Pcosβ = 500N; T2 = Pcosα = 867N

[collapse]

Bài tập 9. Vật khối lượng 2kg treo trên trần và tường bằng các dây AB, AC. Xác định lực căng của các dây AB, AC. Biết α = 60o; β = 135o.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 136

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 138

P = T1sinα + T2cosβ (1)

T1cosα = T2cos(β – 90o) (2)

Từ (1) và (2) => T1 = 14,6N; T2 = 10,4N

[collapse]

Bài tập 10. m = 20kg được giữ vào tường nhờ dây treo AC và thanh nhẹ AB. Cho α = 45o; β = 60o. Tính lực căng của dây AC và lực đàn hồi của thanh AB

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 140

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 142

Áp dụng hàm số sin

\[\dfrac{F}{\sin\beta }=\dfrac{T}{\sin\alpha }=\dfrac{P}{\sin\gamma }\]

=> F = Psinβ/sinγ = 669N

T = Psinα/sinγ = 546N

[collapse]

Bài tập 11. Cho hệ cân bằng như hình vẽ.

AB và AC là các thanh nhẹ gắn vào tường bằng bản lề B, C và nối với ròng rọc A. Dây treo m vắt qua dòng rọc A và gắn vào tường ở D. Cho m = 200g, α = 30o; β = 60o. Tìm lực đàn hồi trong các thanh AB, AC.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 144

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 146

F1 = Pcosβ – Tcosβ (1)

F2 = Pcosα + Tcosα (2)

từ (1) và (2) => F1 = 0; F2 = 2Pcosα = 3464N

[collapse]

Bài tập 12. Quả cầu đồng chất m = 3kg được giữ trên mặt phẳng nghiêng trơn nhờ một dây treo như hình vẽ. Biết α = 30o, lực căng của dây T = 10√3N. Tìm β và lực nén của quả cầu lên mặt phẳng nghiêng.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 148

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 150

Psinα = Tcosγ => γ = 30o

Q = Pcosα – Tsinγ = 10√3 N

β = 60o – γ = 30o

[collapse]

Bài tập 13. Cho hệ cân bằng như hình vẽ. Tìm m1 và lực nén của m1 lên sàn nếu m3 = 2m2 = 4kg và α = 30o. Bỏ qua ma sát.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 152

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 154

P3cos30o = P2 + P1sin30o => m1 = 2,9kg

T’cos30o = Q1 + P1sin30o(1)

Q1 + P1sin30o = P1cos30o (2)

từ (1) và (2) => Q1 = 5,4N

[collapse]

Bài tập 14. Cho hệ cân bằng như hình vẽ

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 156

Các lực căng của dây TAB = 80N; T$_{AC}$ = 96N góc BAC = 60o. Tìm m và α1; α2

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 158

T1sinα1 = T2sinα2 => sinα1/sinα2 = T2/T1 = 1,2 (1)

α1 + α2 = 60o (2)

Từ (1) và (2) => α1 = 33o; α2 = 27o

P = T1cosα1 + T2cosα2 => m = 15,3kg

[collapse]

Bài tập 15. Cho hệ cân bằng như hình vẽ

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 160

tìm α1 và α2 nếu biết m1 = 15kg; m2 = 20kg; m3= 25kg

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 162

T1 = P1 = m1g = 150N; T2 = P2 = m2g = 200N

P3 = m3g = 250N

vì P12 + P22 = P32 => α1 + α2 = 90o => sinα2 = cosα1

T1sinα1 = T2sinα2=> T1sinα1 = T2cosα1 => tanα1 = T2/T1 = > α1 = 53o => α2 = 37o

[collapse]

Bài tập 16. Thanh đồng chất AB có m = 2kg, gắn vào tường nhờ bản lề A giữ nghiêng góc 60o với tường nhờ dây BC tạo với AB góc 30o. Xác định độ lớn và hướng lực đàn hồi của ban lề đặt lên AB.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 164

Hướng dẫn

Hướng dẫn giải Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

Các lực tác dụng lên thanh như hình vẽ

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 166

Góc ACB + góc ABC = 60o => góc ACB = góc ABC = 30o => ΔABC cân tại A

Q = Psin30o = 10N

góc CAI = 120o/2 = 60o

[collapse]

Bài tập 17. Cho hệ cân bằng như hình vẽ, m1 = 3kg, m2 = 1kg, α = 30o. Bỏ qua ma sát. Tìm m3 và lực nén của m1 lên sàn

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 168

Hướng dẫn

Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10
Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

[collapse]

Bài tập 18. Trên mặt phẳng (α = 30o) có một hình trụ khối lượng m. Trụ được giữa yên nhờ một dây luồn qua nó, một đầu buộc chặt vào mặt phẳng nghiêng, đầu kia kéo thẳng đứng lên bằng lực F. Tìm giá trị của F.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 171

Hướng dẫn

Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10
Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

[collapse]

Bài tập 19. Ba khối trụ cùng trọng lượng 120N giống nhau như hình. Tính lực nén của mỗi ống lên dất và lên tường giữ chúng.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 174

Hướng dẫn

Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10
Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

[collapse]

Bài tập 20. Thanh đồng chất AB, trọng lượng P tựa trên hai mặt phẳng nghiêng, trơn như hình vẽ. CD vuông góc với DE, CD hợp với phương ngang góc α < 45o. Tìm góc nghiêng của AB so với phương ngang khi cân bằng và áp lực trên các mặt nghiêng.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 177

Hướng dẫn

Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10
Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

[collapse]

Bài tập 21.Viên bi khối lượng m = 100g treo vào điểm cố định nhờ dây AB và nằm trên mặt cầu nhẵn tâm O bán kính r = 10cm, khoảng cách từ A đến mặt cầu AC = d = 15cm, chiều dài dây AB = l = 20cm, đoạn AO thẳng đứng. Tìm lực căng của dây và lực do quả cầu nén lên mặt cầu.

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10 180

Hướng dẫn

Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10
Bài tập Cân bằng của vật rắn, vật lí lớp 10

[collapse]
+1
3
+1
0
+1
1
+1
0
+1
2
Subscribe
Notify of
guest

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
Scroll to Top