Bài 11: Một số lực trong thực tiễn

I. Trọng lực

1. Trọng lực

Trọng lực là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật gây ra cho vật gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là vectơ \(\overrightarrow{P}\).

Quả táo rơi do tác dụng của trọng lực

- Ở gần Trái Đất, trọng lực có:

• Phương thẳng đứng.
• Chiều từ trên xuống.
• Điểm đặt gọi là trọng tâm của vật.

- Công thức của trọng lực:

Trọng lực là lực tác dụng lên vật, gây cho vật gia tốc rơi tự do. Áp dụng Định luật 2 Newton, ta tìm được công thức của trọng lực:

\(\overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g}\)

2. Trọng lượng

- Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật.

- Công thức tính trọng lượng: \(P=mg\)

- Trọng lượng của một vật có thể được đo bằng lực kế hoặc cân lò xo.

 

3. Phân biệt khối lượng và trọng lượng

Khối lượng là số đo lượng chất của vật. Vì vậy, khối lượng của một vật không thay đổi khi ta chuyển nó từ nơi này đến nơi khác.

Trọng lượng của một vật thay đổi khi đem đến một nơi khác có gia tốc rơi tự do thay đổi.

4. Trọng tâm

Vị trí của trọng tâm phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật, có thể nằm bên trong vật hoặc bên ngoài vật.

Trọng tâm có vai trò quan trọng trong sự cân bằng của các vật.

Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật.

II. Lực ma sát

1. Lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ là lực ma sát xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chịu tác dụng của một ngoại lực có xu hướng làm vật chuyển động. Lực ma sát nghỉ triệt tiêu ngoại lực này làm vật vẫn đứng yên.

Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

• Điểm đặt: trên vật, tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt.
• Phương tiếp tuyến và ngược chiều với xu hướng chuyển động tương đối của hai bề mặt tiếp xúc.
• Độ lớn: bằng độ lớn của lực tác dụng gây ra xu hướng chuyển động.

​Lực ma sát nghỉ có giá trị cực đại \(F_0\). Khi lực đẩy (hay kéo) vật \(F>F_0\) thì vật bắt đầu trượt.

2. Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật trượt trên một bề mặt.

Đặc điểm của lực ma sát trượt:

• Điểm đặt: trên vật, tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt.
• Phương tiếp tuyến và ngược chiều với chuyển động của vật.
• Độ lớn của lực ma sát trượt: tỉ lệ với độ lớn của áp lực giữa hai bề mặt tiếp xúc.

\(F_{ms}=\mu.N\)

µ là hệ số ma sát trượt, phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai bề mặt tiếp xúc. Đây là đại lượng không có đơn vị.

Cặp vật liệu tiếp xúc nhau	µ
Gỗ trên gỗ (khô)	0,20
Thép trên thép (khô)	0,57
Thép trên thép (trơn)	0,07
Cao su trên bê tông (khô)	0,70
Cao su trên bê tông (ướt)	0,50
Cao su trên băng	0,10

Hệ số ma sát trượt (gần đúng) của một số cặp vật liệu

3. Lực ma sát trong đời sống

Người có thể đi lại trên mặt đất nhờ vào lực ma sát nghỉ.

Nhờ ma sát nghỉ ta có thể cầm, nắm các vật, đinh có thể được giữ trên tường.

III. Lực căng dây

Khi dùng tay kéo dãn một sợi dây cao su, ta thấy dây cao su cũng kéo trở lại hai tay. Khi một sợi dây bị kéo thì ở tại mọi điểm trên dây, kể cả hai đầu dây xuất hiện lực để chống lại sự kéo, lực này gọi là lực căng, kí hiệu là \(\overrightarrow{T}\).

Xét trường hợp vật nặng được treo vào một dây nhẹ, mảnh và không dãn như hình dưới. Lực căng dây cân bằng với trọng lực tác dụng lên vật nặng.

 

Khi một sợi dây bị kéo căng, nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với hai đầu dây những lực căng có đặc điểm:

• Điểm đặt: điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.
• Phương: trùng với sợi dây.
• Chiều: hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây.

Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng ở hai đầu dây luôn có cùng một độ lớn.

Lưu ý: lực căng dây xuất hiện tại mọi điểm trên dây. Độ lớn của lực căng dây được xác định dựa vào điều kiện cụ thể của cơ hệ.

IV. Lực đẩy Archimedes                   

Lực đẩy Archimedes là trường hợp riêng của lực nâng vật đứng yên trong chất lưu.

 

Công thức tính lực đẩy Archimedes:

\(F_A=\rho.V.g\)

Trong đó: \(F_A\): lực đẩy Archimedes (N)

                 \(\rho\): khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)

                 \(V\): thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m³)

1. Trọng lực được kí hiệu là vectơ \(\overrightarrow{P}\), có:

• Phương thẳng đứng.
• Chiều hướng về phía tâm Trái Đất.
• Điểm đặt gọi là trọng tâm của vật.
• Độ lớn: \(P=mg\)

2. Công thức tính lực ma sát trượt: \(F_{ms}=\mu.N\)

Trong đó \(\mu\) là hệ số ma sát trượt, không có đơn vị; \(N\) là áp lực lên bề mặt vật trượt.

3. Lực căng do sợi dây tác dụng vào vật, có phương trùng với phương của sợi dây, có chiều ngược với chiều của lực do vật kéo dãn dây.

4. Công thức tính lực đẩy Archimedes:  \(F_A=\rho.V.g\)

Trong đó: \(F_A\): lực đẩy Archimedes (N)

                 \(\rho\): khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)

                 \(V\): thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m³)