Toptailieu biên soạn và giới thiệu giải Sách bài tập Vật lí 10 trang 28,29,30,31 Bài 5: Tổng hợp lực và phân tích lực sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm các bài tập từ đó nâng cao kiến thức và biết cách vận dụng phương pháp giải vào các bài tập trong SBT Vật lí 10 Bài 5.

SBT Vật lí 10 Cánh diều Bài 5: Tổng hợp lực và phân tích lực 

Bài 2.46 trang 28 sách bài tập Vật lí 10:Hai lực có độ lớn lần lượt là 6N và 8N. Độ lớn hợp lực của hai lực này có thể

A. nhỏ hơn 6 N.

B. lớn hơn 8 N.

C. nhận giá trị bất kì.

D. nhận giá trị trong khoảng từ 2 N đến 14 N.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Độ lớn hợp lực thỏa mãn: $\left(F_1-F_1\right)\le F\le F_1+F_2$

Bài 2.47 trang 29 sách bài tập Vật lí 10: Một vật đứng yên dưới tác dụng của ba lực có độ lớn lần lượt là 12 N, 16 N và 20 N. Nếu ngừng tác dụng lực 20 N lên vật thì hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn là

A. 12 N.

B. 16 N.

C. 20 N.

D. không xác định được vì thiếu thông tin.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Ban đầu vật đứng yên, hợp lực của chúng bằng 0.

$\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}=\overrightarrow{0}\Rightarrow \overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}=-\overrightarrow{F_3}$

Nếu ngừng tác dụng lực 20 N lên vật thì hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn là 20 N

Bài 2.48 trang 29 sách bài tập Vật lí 10:Một vật có khối lượng 70 kg nằm yên trên mặt phẳng nghiêng một góc $\theta =30°$ so với phương ngang. Trọng lực của vật có thể phân tích thành hai thành phần như hình 2.10: P_x có xu hướng kéo vật trượt xuống dọc theo mặt phẳng nghiêng, P_y cân bằng với phản lực N của mặt phẳng nghiêng lên vật.

Trọng lực tác dụng lên vật là 700 N thì thành phần P_x kéo vật trượt xuống có độ lớn là:

A. 350 N.

B. 606 N.

C. 700 N.

D. không xác định được vì thiếu thông tin.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

$P_x=P.\sin \theta =700.\sin {30}^0=350N$

Bài 2.49 trang 29 sách bài tập Vật lí 10: Một người nhảy dù có tổng trọng lượng của người và các thiết bị là 1 000 N. Khi người đó mở dù ra, dù sẽ kéo lên người đó một lực 2 000 N

a. Vẽ giản đồ vectơ thể hiện các lực tác dụng lên người đó lúc mở dù.

b. Xác định hợp lực tác dụng lên người đó lúc mở dù.

c. Hợp lực có tác dụng gì đối với người đó?

Lời giải:

a. Giản đồ vectơ như hình 2.49G.

b. Hai lực trên cùng một đường thẳng và ngược chiều nên hợp lực F có độ lớn:

F = 2 000 – 1 000 = 1 000 (N)

Và có chiều của lực lớn hơn, tức là cùng chiều với lực kéo của dù lên người đó (hướng lên).

c. Hợp lực ngược chiều với chiều chuyển động rơi nên gây ra gia tốc ngược chiều chuyển động khiến tốc độ rơi giảm dần, người đó rơi chậm lại.

Bài 2.50 trang 29 sách bài tập Vật lí 10:Hình 2.11a biểu diễn một vật chịu hai lực tác dụng lên nó. Hai lực này vuông góc với nhau

Hình 2.11b biểu diễn giản đồ vectơ để xác định hợp lực của hai lực đó.

a. Tính độ lớn của hợp lực.

b. Sử dụng công thức lượng giác để tính góc của hợp lực so với phương ngang.

Lời giải:

a. Hợp lực là cạnh huyền của tam giác vuông trong giản đồ vectơ. Sử dụng công thức Pythagoras, ta tính được độ lớn của hợp lực:

$F=\sqrt{F_1^2+F_2^2}=\sqrt{{10}^2+{20}^2}=10\sqrt{5}\left(N\right)$

b. Góc giữa hợp lực và phương ngang được xác định bởi:

$\tan \theta =\frac{20}{10}=2\Rightarrow \theta =63,3^0$

Bài 2.51 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Một viên đá đang rơi chịu tác dụng của hai lực: trọng lực có độ lớn 15 N và lực đẩy do gió tác dụng theo phương ngang, có độ lớn 3 N.

a. Biểu diễn các lực tác dụng lên viên đá.

b. Dùng giản đồ vectơ xác định hợp lực của hai lực lên viên đá.

c. Xác định độ lớn hợp lực tác dụng lên viên đá và tính góc của hợp lực so với phương ngang.

Lời giải:

a. Hình 2.51G.a biểu diễn các lực tác dụng lên viên đá

b. Hình 2.51G.b biểu diễn giản đồ vectơ lực. là hợp lực tác dụng lên viên đá.

c. Sử dụng định lí Pythagoras tính được độ lớn của hợp lực:

$F=\sqrt{P^2+F_d^2}=\sqrt{{15}^2+3^2}=15,3\left(N\right)$

Góc θ của hợp lực so với phương ngang được xác định bởi:

$\tan \theta =\frac{P}{F_d}=\frac{15}{3}=5\Rightarrow \theta =78,4^0$

Bài 2.52 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Khi vận hành, nếu lực đẩy của động cơ là 50 kN thì con tàu có trọng lượng 1 000 kN đi với vận tốc không đổi

a. Con tàu có đang ở trạng thái cân bằng không? Vì sao?

b. Lực đẩy Archimedes của nước lên tàu là bao nhiêu?

c. Lực cản của nước đối với tàu là bao nhiêu?

Lời giải:

a. Vì tàu đang chuyển động với vận tốc không đổi nên nó đang ở trạng thái cân bằng.

b. Lực đẩy Archimedes của nước lên tàu cân bằng với trọng lực của tàu:

F_A = P = 1 000 kN

c. Lực cản của nước cân bằng với lực đẩy của động cơ:

F_c = F_đ = 50 kN

Bài 2.53 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Một thiết bị cảm biến có trọng lượng 2,5 N được thả xuống dòng nước chảy xiết. Nó không rơi theo phương thẳng đứng, vì dòng nước chảy tác dụng lên thiết bị một lực đẩy 1,5 N sang ngang (Hình 2.12). Lực đẩy Archimedes của nước lên thiết bị 0,5 N.

a. Tính độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị.

b. Thiết bị đó có ở trạng thái cân bằng không?

Lời giải:

a. Các lực tác dụng lên thiết bị như trong hình 2.53G.

Thành phần của hợp lực trên phương thẳng đứng:

$F_y=P-F_A=2,5-0,5=2,0\left(N\right)$

Thành phần của hợp lực trên phương ngang:

F_x = F_đ = 1,5N

Độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị:

$F=\sqrt{F_x^2+F_y^2}=\sqrt{1,5^2+2,0^2}=2,5\left(N\right)$

b. Độ lớn hợp lực khác 0 nên thiết bị không ở trạng thái cân bằng.

Ta cũng có thể dễ dàng nhận thấy trên mỗi phương thẳng đứng và phương ngang, vật chịu tác dụng của các lực không cân bằng.

Bài 2.54 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Cho lực 100 N như hình 2.13

a. Dùng hình vẽ xác định thành phần nằm ngang và thành phần thẳng đứng của lực này.

b. Tính độ lớn của mỗi thành phần của lực.

c. Kiểm tra kết quả câu b bằng cách sử dụng định lí Pythagoras để chứng tỏ rằng hợp lực của hai thành phần bằng lực ban đầu (100 N).

Lời giải:

a. Các thành phần của lực được xác định như hình 2.54G.

b. Độ lớn của các thành phần:

$F_x=F\cos \theta =100.\cos 30°=50\sqrt{3}\left(N\right)$

$F_y=Fsin\theta =100.sin30°=50\left(N\right)$

c. $F=\sqrt{F_x^2+F_y^2}=\sqrt{{\left(50\sqrt{3}\right)}^2+{50}^2}=100N$

Bài 2.55 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Một lực 250 N tác dụng lên vật theo phương nghiêng một góc 45⁰ so với phương thẳng đứng.

Lời giải:

a. Xác định thành phần theo phương ngang và theo phương thẳng đứng của lực này.

b. Giải thích tại sao hai thành phần này có độ lớn bằng nhau.

Lời giải

Các thành phần của lực được xác định như hình dưới.

a. Độ lớn của các thành phần:

$F_x=F\cos \theta =250.\cos 45°=125\sqrt{2}\left(N\right)$

$F_y=Fsin\theta =250.sin45°=125\sqrt{2}\left(N\right)$

b. Hai thành phần có độ lớn bằng nhau vì góc hợp bởi các thành phần với hợp lực đều bằng 45⁰.

Bài 2.56 trang 30 sách bài tập Vật lí 10:Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc xuống dốc.

a. Gọi tên các lực tác dụng lên vận động viên và có độ lớn được cho trên hình 2.14.

b. Tính thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực tác dụng lên vận động viên.

c. Tính hợp lực theo phương mặt dốc tác dụng lên vận động viên và giải thích tại sao người đó đang xuống dốc nhanh dần.

d. Giải thích tại sao phản lực của mặt đất lên vận động viên không giúp tăng tốc của chuyển động.

e. Chứng tỏ rằng thành phần theo phương vuông góc với mặt dốc của trọng lực bằng phản lực của mặt đất lên vận động viên.

Lời giải:

a. Các lực tác dụng lên vận động viên gồm:

- Trọng lực P = 350 N.

- Phản lực của mặt đất: N = 329 N

- Lực ma sát: F_ms = 60 N

b. Thành phần theo phương mặt dốc của trọng lực:

$P_x=P.\sin \theta =350.\sin 20°=119,7\left(N\right)$

c. Theo phương mặt dốc có thành phần P_x và lực ma sát tác dụng lên vận động viên.

Vì P_x > F_ms nên hợp lực theo phương mặt dốc có chiều hướng xuống dốc và có độ lớn:

$F_x=P_x-F_{ms}=119,7-60=59,7\left(N\right)$

Hợp lực theo phương mặt dốc cùng chiều chuyển động nên tạo ra gia tốc hướng xuống dọc theo mặt dốc, vì thế người đó trượt xuống nhanh dần.

d. Phản lực của mặt đất theo phương vuông góc với mặt dốc nên không có tác dụng đối với chuyển động dọc theo mặt dốc của vận động viên.

e. Vận động viên không chuyển động theo phương vuông góc với mặt dốc nên các lực tác dụng lên người đó theo phương này là các lực cân bằng.

Ta có thể kiểm tra được:

$P_y=P.\cos 20°=329\left(N\right)=N$

Bài 2.57 trang 31 sách bài tập Vật lí 10: Một học sinh kiểm tra lại quy tắc tổng hợp lực đồng quy bằng cách bố trí thí nghiệm với các quả cân, ròng rọc, dây nối và một vòng nhựa mảnh, nhẹ. Lúc đầu vòng được giữ như hình 2.15.

a. Giải thích tại sao khi vừa thả ra thì vòng chuyển động thẳng đứng xuống dưới.

b. Học sinh này đổi các quả cân có trọng lượng P vào dây treo 6 N thì hệ thống cân bằng khi thả ra. Tính P.

c. Thực hiện lại thí nghiệm trên để kiểm tra.

Lời giải:

a. Biểu diễn giản đồ vectơ như hình dưới.

Hệ thống sẽ cân bằng nếu vòng kim loại chịu tác dụng của các lực cân bằng trên mỗi phương, tức là: T_3x = T₁ và T_3y = T₂

Với góc nghiêng 53⁰ được giữ lúc đầu thì:

$T_{3x}=T_3.\cos 53°=5.\cos 53°=3\left(N\right)=T_1$

$T_{3y}=T_3.sin53°=5.sin53°=4\left(N\right)<T_2$

Như vậy, khi vừa được thả ra thì vòng chịu tác dụng của hai lực cân bằng theo phương ngang, còn theo phương thẳng đứng thì hợp lực có chiều của lực T₂ nên vòng sẽ chuyển động thẳng đứng xuống dưới.

b. Để hệ cân bằng khi thay T₂ bằng P thì:

$P=T_{3y}=T_3.sin53°=5.sin53°=4\left(N\right)$

c. Học sinh tự thực hiện thí nghiệm để kiểm tra

Xem thêm lời giải vở bài tập Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng 

Bài 6: Mô men lực. Điều kiện cân bằng của vật

Bài 1: Năng lượng và công

Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng