Bài tập lực - tổng hợp lực - ba định luật Newton

Ta có nội dung định luật I Newton: Một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, hay còn nói cách khác là các lực cân bằng thì nó vẫn giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Đó chính là chuyển động theo quán tính.

Con ngựa giẫm chân xuống, khi đó mặt đất tác dụng ngược trở lại lên con ngựa một phản lực N và làm cho con ngựa chuyển động.

Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.

Các lực thay thế gọi là các lực thành phần

A, B, C - đúng

D - sai

Ta có biểu thức định luật II Newton: \(a = \dfrac{F}{m}\) từ đó thấy a tỉ lệ thuận với lực tác dụng F

từ đó khi lực tác dụng giảm đi ½ lần thì gia tốc thu được cũng giảm ½ lần.

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Ta có: Khi treo vật lên, vật chịu tác dụng của lực căng dây T và trọng lực P.

khi vật đứng yên thì 2 lực T và P cân bằng nhau

Theo quy tắc tổng hợp lực ta có: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}} \)

vật sẽ chuyển động theo chiều của lực \(\overrightarrow F \)

theo định luật II Newton ta có: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  = m\overrightarrow a \)

từ đó ta có gia tốc a sẽ cùng phương cùng chiều với hợp lực \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}} \)

Gọi F là lực tổng hợp

theo quy tắc tổng hợp lực ta có: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}} \)

mà ta lại có: \(\overrightarrow {{F_1}}  \bot \overrightarrow {{F_2}} \)

\( \Rightarrow F = \sqrt {F_1^2 + F_2^2}  = \sqrt {{9^2} + {{12}^2}}  = 15N\)

F là lực tổng hợp của F₁, F₂

Áp dụng quy tắc tổng hợp lực ta có: \(\left| {{F_1} - {F_2}} \right| \le F \le {F_1} + {F_2}\)

thay có giá trị từ đề bài ta có: \(\left| {3 - 15} \right| \le F \le 3 + 15\)

\( \Rightarrow 12 \le F \le 18\)

vậy ta có lực tổng hợp có thể nhận giá trị là 15N

\(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}} \)

và \(F = {F_1} + {F_2}\)

\( \Rightarrow \overrightarrow {{F_1}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow {{F_2}} \)

hai lực \({F_1},{F_2}\) cùng phương cùng chiều

hay góc giữa chúng là 0

Áp dụng công thức định luật II Newton ta có: \(F = ma\)

\( \Rightarrow F = 0,8.2 = 1,6N\)

Gia tốc của vật là: \(a = \dfrac{{v - {v_0}}}{t} = \dfrac{{8 - 2}}{3} = 2\left( {m/{s^2}} \right)\)

Áp dụng định luật II Newton ta có: \(F = ma = 5.2 = 10N\)

Áp dụng công thức định luật II Newton ta có: \(a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{1}{2} = 0,5\left( {m/{s^2}} \right)\)

Quãng đường vật chuyển động là: \(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2} = \dfrac{1}{2}0,{5.2^2} = 1\left( m \right)\)

Đổi \(72km/h = 20m/s\)

Ta có: \({v^2} - v_0^2 = 2a{\rm{s}}\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 0 - {20^2} = 2.A.500\\ \Rightarrow a =  - 0,4\left( {m/{s^2}} \right)\end{array}\)

Áp dụng định luật II Newton ta có lực tác dụng lên xe là: \(F = ma = 1000.( - 0,4) =  - 400\left( N \right)\)

dấu trừ là cho thấy chiều của lực tác dụng ngược với chiều chuyển động

Ta có, ba lực 12N, 20N, 16N khi tác dụng vào vật mà vật đứng cân bằng thì hợp lực của chúng bằng 0

=>  khi tác dụng bỏ lực 20N vào vật thì hợp lực của 2 lực còn lại đó có độ lớn chính bằng 20N

Áp dụng biểu thức định luật II Newton ta có: \(a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{8}{4} = 2N\)

Ta có phương trình chuyển động của vật: \(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2}\)

\( \Rightarrow s = 0 + \dfrac{1}{2}{.2.5^2} = 25\left( m \right)\)

Chọn chiều dương trùng chiều chuyển động của xe

Lực hãm xe có độ lớn \(F\)

+ Theo định luật II Niutơn, ta có gia tốc của các xe:

\({a_A} = \dfrac{{ - F}}{{{m_A}}};{a_B} = \dfrac{{ - F}}{{{m_B}}}\) (1)

(do các xe chuyển động chậm dần đều, lực hãm có chiều ngược chiều chuyển động)

+ Ta có: \({v^2} - v_0^2 = 2{\rm{as}}\)

=> Quãng đường xe A và xe B đi được thêm là:

\({s_A} =  - \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_A}}};{s_B} =  - \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_B}}}\) (2)

Theo đầu bài, ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{s_B} < {s_A} \leftrightarrow  - \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_B}}} <  - \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_A}}}}\\{ \leftrightarrow \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_B}}} > \dfrac{{v_0^2}}{{2{a_A}}} \to {a_A} > {a_B}}\end{array}\)

Kết hợp với (1), ta được:

\(\begin{array}{l} \to \dfrac{{ - F}}{{{m_A}}} > \dfrac{{ - F}}{{{m_B}}}\\ \leftrightarrow \dfrac{1}{{{m_A}}} < \dfrac{1}{{{m_B}}}\\ \to {m_B} < {m_A}\end{array}\)

Áp dụng định luật II Newton

ta có gia tốc chuyển động khi lực tác dụng là F là: \(a = \dfrac{F}{m}\)

mặt khác, gia tốc chuyển động được tính theo công thức sau: \(a = \dfrac{v}{t}\left( {m/{s^2}} \right)\)

\( \Rightarrow F = m\dfrac{v}{t}\left( N \right)\left( 1 \right)\)

Khi lực tác dụnh là F’ ta có: \(F' = m\dfrac{v}{{2t}} = \dfrac{1}{2}\dfrac{{mv}}{t}\left( N \right)\left( 2 \right)\)

Từ (1)&(2) ta có: \(F' = \dfrac{1}{2}F\) hay \(F = 2F'\)

Gọi khối lượng của xe khi có hàng là m, khi không có là m’

Áp dụng định luật II Newton ta có:

khi chở hàng: \(F = ma = 4000.0,3 = 1200N\)

khi không chở hàng: \(F' = m'.a = 0,6m'\)

từ đề bài ta có: \(F' = F\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 0,6m' = 1200\\ \Rightarrow m' = 2000kg\end{array}\)

hay m’= 2 tấn