Tổng hợp lực là gì? Công thức tính tổng hợp lực? Bài tập vận dụng

1. Tổng hợp và phân tích lực

1.1. Lực và cân bằng lực

Lực là gì?

Lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng

Lực được biểu diễn bằng một mũi tên (véc - tơ)

- Gốc mũi tên là điểm đặt của lực.

- Phương và chiều của mũi tên là phương và chiều của lực

- Độ dài của mũi tên biểu thị độ lớn của lực theo một tỷ lệ xích nhất định.

Hai lực cân bằng khi nào?

Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

Đơn vị của lực

Đơn vị của lực là Niutơn (N).

Tổng hợp lực là gì?

Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống y hệt các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực.

Phương pháp tìm hợp lực gọi là tổng hợp lực.

Quy tắc tổng hợp lực

Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kể từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.

(Quy tắc hình bình hành trong vật lý 10)

Tổng hợp ba lực F1→,F2→, F3

- Lựa 2 cặp lực theo thứ tự ưu tiên cùng chiều hoặc ngược chiều hoặc vuông góc tổng hợp chúng thành 1 lực tổng hợp F12→

- Tiếp tục tổng hợp lực tổng hợp F12→ trên với lực F3→ còn lại cho ra được tổng hợp F→ cuối cùng

Công thức tính tổng hợp lực

Theo công thức quy tắc hình bình hành

F²= F1²+F2²+2.F1.F2. cos alpha

1.2. Phân tích lực

Phân tích lực là gì?

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.

Phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước 

(Phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước)

Điều kiện cân bằng của chất điểm

Muốn cho một chất điểm cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không.

Dạng bài tổng hợp và phân tích lực

Tổng hợp các lực tác dụng lên vật.

Cách giải:

- Nếu lực cùng phương, cùng chiều thì lực tổng hợp: F = F1 + F2 và có chiều cùng chiều với 2 lực.

- Nếu 2 lực cùng phương, ngược chiều thì lực tổng hợp: F= |F1 -F2| và có chiều cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn.

- Nếu 2 lực không cùng phương thì lực tổng hợp: F² = F1²  + 2F1.F2. cos alpha và có chiều theo quy tắc hình bình hành.

2. Bài tập vận dụng tổng hợp lực

LOẠI 1: TỔNG HỢP HAI LỰC

- Sử dụng quy tắc hình bình hành

- Sử dụng quy tắc 2 lực cùng phương cùng chiều

- Sử dụng quy tắc 2 lực cùng phương ngược chiều 

LOẠI 2: TỔNG HỢP 3 LỰC

Bước 1: Lựa 2 cặp lực theo thứ tự ưu tiên cùng chiều hoặc ngược chiều hoặc vuông góc tổng hợp chúng thành 1

Bước 2: Tiếp tục tổng hợp tổng hợp lực còn lại cho ra dược lực tổng hợp cuối cùng

Phương pháp: theo quy tắc hình bình hành

Bài 1: Cho hai lực đồng quy có độ lớn 4 (N) và 5 (N) hợp với nhau một góc alpha. Tính góc alpha? Biết rằng hợp lực của hai lực trên có độ lớn bằng 7,8 (N)

Hướng dẫn:

Ta có F1 = 4N

F2 = 5 N

F = 7.8 N

Hỏi alpha = ?

Theo công thức của quy tắc hình bình hành:

 Ta có F² = F1² + F2² + 1.F1.F2.cos

Suy ra alpha = 60°15'

Bài 2: Cho ba lực đồng quy cùng nằm trên một mặt phẳng, có độ lớn F1 = F2 = F3 = 20 (N) và từng đôi một hợp với nhau thành góc 120°. Hợp lực của chúng của độ lớn là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Ta có F → = F1 → + F2→ + F3→

Hay F→ = F1 → + F23→

Trên hình ta thấy F23 có độ lớn là F23 = 2F2 cos60° = F1

Mà F23 cùng phương ngược chiều với F1 nên Fhl = 0

Bài 3: Tính hợp lực của hai lực đồng quy F1 = 16N; F2 = 12N trong các trường hợp góc hợp lực bởi hai lực lần lượt là alpha = 0°; 60°; 120°; 180°. Xác định góp hợp lực giữa hai lực để hợp lực có độ lớn 20 N.

Hướng dẫn:

F² = F1² + F2² + 2.F1.F2.cos alpha

Khi alpha = 0°; F = 28 N

Khi alpha = 60°; F = 24.3 N

Khi alpha = 120°; F = 14.4 N

Khi alpha = 180°; F = F1 - F2 = 4 N

Khi F = 20 N ⇒ alpha = 90°

Bài 4: Một vật nằm trên mặt góc nghiêng 30° so với phương nganh chịu trọng lực tác dụng có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo các phương vuông góc song song với mặt nghiêng.

Hướng dẫn:

P1 = Psin alpha = 25 N

P2: Pcos alpha = 25 căn bậc 2 của 3 N

Bài 5: Cho lực F có độ lớn 100 N và có hướng tạo với trục Ox một góc 36,87° và tạo với Oy một góc 53,13°. Xác định độ lớn các thành phần của lực F trên các trục Ox và Oy.

Hướng dẫn:

36.87° = 53.13°= 90°

Fx = F.cos (36,87°) = 80 N

Fy + F. sin (53,13°) = 60 N

Bài 5: Cho lực F có độ lớn là 100 N và có hướng tạo với trục Ox một góc 36,87° và tạo với Oy một góc 53,13°. Xác định độ lớn các thành phần của lực F trên các trục Ox và Oy.

Hướng dẫn:

36.87° + 53.13° = 90° Fx = F.cos (36,87°) = 80 N Fy = F.sin (53,13°) = 60 N

Bài 6: Cho 2 lực F1 = 6N; F2 = 8NF1 = 6N; F2=8N. Tìm độ lớn hợp lực của →FF→ của - F1F1→ và- →F2F2→; vẽ hình - →F1F1→; - →F2F2→ và trong các trường hợp góc kẹp giữa hai lực cân bằng:

a. a=00a=00

b. a=1800a=1800

c. a=900a=900

d. a=1200a=1200

e. a=600a=600

f. a=300a=300

Bài 7: Cho 3 lực đồng phẳng như hình vẽ, tìm độ lớn của hợp lực F; vẽ hình.

a. F1=1N;F2=3N;F3=5NF1=1N;F2=3N;F3=5N

b. F1=7N;F2=4N;F3=3NF1=7N;F2=4N;F3=3N

c. F1=F2=F3= căn bậc 2 của 3NF1=F2=F2=F2=F3=3N; các góc đều bằng 120°

Bài 8: Hai lực F1=9N;F2=4NF1=9N;F2=4N cùng tác dụng vào một vật. Hợp lực của 2 lực là:

a. 2N

b. 4N

c. 6N

d. 15N

LOẠI 3: SỰ CÂN BẰNG LỰC (kiểm tra thường hỏi dạng này)

a. Các lực cân bằng: Là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.

b. Điều kiện cân bằng của chất điểm 

BÀI TẬP CÂN BẰNG LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI