Bài Tập SGK Vật Lí 10 - Cánh Diều
Giải SGK bài 5 Tổng hợp và phân tích lực Chủ đề 3 Vật lí 10 Cánh diều
Bài viết sau đây của HocThatGioi sẽ hướng dẫn bạn những phương pháp và lời giải chi tiết nhất, giúp giải quyết toàn bộ các câu hỏi luyện tập và vận dụng trong bài 5 Tổng hợp và phân tích lực thuộc Chủ đề 3 . Các câu hỏi này nằm ở các trang 65, 66, 67, 68, 69, 70 Vật lí 10 Cánh diều. Hy vọng các bạn sẽ nắm chắc và hiểu được toàn bộ bài học sau khi xem bài viết dưới đây.
Giải SGK câu hỏi mở đầu trang 65 Vật lí 10 Cánh diều
Ngày 23-3-2021, siêu tàu Ever Given (E-vơ Ghi-vòn), mang cờ Panama (Pa-na-ma), bị mắc cạn tại kênh đào Suez, làm tê liệt tuyến vận tải hàng hải quan trọng bậc nhất thế giới. Để giải cứu con tàu dài 400 m, rộng 59 m, chở 224 nghìn tấn hàng hóa, người ta đã phải huy động các tàu lai dắt để kéo mũi tàu Ever Given trở lại đường lưu thông qua kênh đào. Các tàu lai dắt không chuyển động cùng hướng nhưng hợp lực kéo của chúng vẫn giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn. Vì sao như vậy?
Lời giải chi tiết:
Các tàu lai dắt không chuyển động cùng hướng nhưng hợp lực kéo của chúng vẫn giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn vì độ lớn của hợp lực bằng tổng độ lớn của lực của các tàu lai dắt và hướng thẳng về phía trước.
Các tàu lai dắt không chuyển động cùng hướng nhưng hợp lực kéo của chúng vẫn giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn vì độ lớn của hợp lực bằng tổng độ lớn của lực của các tàu lai dắt và hướng thẳng về phía trước.
Giải SGK mục 1 trang 66, 67, 68 Vật lí 10 Cánh diều
Dưới đây là các phương pháp giải và đáp án chính xác nhất cho các câu hỏi hoạt động, luyện tập và vận dụng ở mục 1 Tổng hợp lực đồng quy ở các trang 66, 67, 68 trong bài 5 Chủ đề 3 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Các bạn có thể tham khảo ở ngay bên dưới nhé!
Giải SGK câu hỏi 1 trang 66
Biểu diễn quy tắc cộng vectơ cho trường hợp lực $F_2$ ngược chiều với lực $F_1$ khi $F_1 > F_2$ và khi $F_1 < F_2$
Phương pháp giải:
Sử dụng quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương.
Sử dụng quy tắc tổng hợp hai lực cùng phương.
Lời giải chi tiết:
Quy tắc cộng vectơ: $\overrightarrow {\rm F_{12}} = \overrightarrow {\rm F_1} + \overrightarrow {\rm F_2}$
Lực $F_2$ ngược chiều với lực $F_1$:
+ Khi $F_1 > F_2: F_{12} = F_1 – F_2$
Lực $F_2$ ngược chiều với lực $F_1$:
+ Khi $F_1 > F_2: F_{12} = F_1 – F_2$
+ Khi $F_1 < F_2: F_{12} = F_2 – F_1$
Giải SGK câu hỏi 2 trang 66
Thảo luận, đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương.
Phương pháp giải:
Thảo luận nhóm.
Thảo luận nhóm.
Lời giải chi tiết:
Phương án thí nghiệm:
– Dụng cụ: 2 lực kế, dây cao su
– Tiến hành:
+ Cho 2 lực kế cùng tác dụng vào 1 điểm đầu của sợi dây. Đầu kia cố định để làm dây biến dạng.
+ Biểu diễn hai vectơ $F_1, F_2$. Gốc tại điểm đặt tác dụng vào dây. Phương trùng với phương kéo 2 lực kế, hướng theo hướng kéo lực kế, độ lớn đọc số chỉ của lực kế.
+ Ghi lại kết quả bằng cách đánh dấu vị trí cuối dây dãn tới. Vị trí đầu là O, vị trí cuối là A.
+ Thay 2 lực kế trên bằng 1 lực kế tác dụng vào đầu tự do của dây cao su sao cho dãn đúng bằng đoạn OA. Sau đó biểu diễn hợp lực bằng vectơ F. Ghi lại độ lớn, phương và chiều.
Phương án thí nghiệm:
– Dụng cụ: 2 lực kế, dây cao su
– Tiến hành:
+ Cho 2 lực kế cùng tác dụng vào 1 điểm đầu của sợi dây. Đầu kia cố định để làm dây biến dạng.
+ Biểu diễn hai vectơ $F_1, F_2$. Gốc tại điểm đặt tác dụng vào dây. Phương trùng với phương kéo 2 lực kế, hướng theo hướng kéo lực kế, độ lớn đọc số chỉ của lực kế.
+ Ghi lại kết quả bằng cách đánh dấu vị trí cuối dây dãn tới. Vị trí đầu là O, vị trí cuối là A.
+ Thay 2 lực kế trên bằng 1 lực kế tác dụng vào đầu tự do của dây cao su sao cho dãn đúng bằng đoạn OA. Sau đó biểu diễn hợp lực bằng vectơ F. Ghi lại độ lớn, phương và chiều.
Giải SGK câu hỏi 3 trang 66
Xác định độ lớn và hướng của hợp lực F bằng cách dựng các vectơ lực P và lực F$_đ$ đúng tỉ lệ. Đối chiếu với kết quả tính.
Phương pháp giải:
Dựa và đặc điểm: phương, chiều, độ lớn của lực.
Dựa và đặc điểm: phương, chiều, độ lớn của lực.
Lời giải chi tiết:
Ta thu được vectơ hợp lực F hướng xuống dưới và có độ lớn 0,4 N phù hợp với kết quả tính toán.
Giải SGK câu hỏi thực hành trang 67
Thí nghiệm ở hình 5.6 cho phép nghiệm lại kết quả tổng hợp hai lực F$_1$, F$_2$ vuông góc với nhau và có độ lớn tương ứng theo tỉ lệ 4 : 3 (như ví dụ với quả cầu lông nói trên). Trong thí nghiệm này, lực kéo F$_1$ tạo với dây treo 4 quả cân và lực kéo F$_2$ tạo với dây treo 3 quả cân đã giữ cho chùm 5 quả cân không rơi.
– Hãy biểu diễn các lực thành phần F$_1$, F$_2$ trong thí nghiệm.
– Nhận xét về liên hệ giữa hợp lực F của hai lực F$_1$, F$_2$ với trọng lực của chùm 5 quả cân. Từ đó, thảo luận đề xuất phương án xác định hợp lực F.
– Hãy biểu diễn các lực thành phần F$_1$, F$_2$ trong thí nghiệm.
– Nhận xét về liên hệ giữa hợp lực F của hai lực F$_1$, F$_2$ với trọng lực của chùm 5 quả cân. Từ đó, thảo luận đề xuất phương án xác định hợp lực F.
| F$_1$ | F$_2$ | Góc giữa lực F$_1$ và lực F$_2$ | Phương, chiều của lực F | F |
| ? | ? | ? | ? | ? |
Lời giải chi tiết:
– Lực tổng hợp $\overrightarrow {\rm F}$ của 2 lực thành phần $\overrightarrow {\rm F_1}; \overrightarrow {\rm F_2}$ cân bằng với trọng lực $\overrightarrow {\rm P}$ của chùm 5 quả cân: $F = P$
– Đề xuất phương án xác định hợp lực $F$:
+ Đo độ lớn các lực thành phần $\overrightarrow {\rm F_1}; \overrightarrow {\rm F_2}$ và góc hợp lực bởi 2 lực đó là góc $\alpha$. Độ lớn các lực dựa vào số quả cân được treo.
+ Sử dụng công thức định lí hàm cosin trong tam giác xác định độ lớn F theo lí thuyết thông qua: $F^2 = F_1^2 + F_2^2 + 2F_1F_2cos\alpha$
+ Đo độ lớn trọng lực $P$ (thông qua số quả cân được treo) thì gián tiếp xác định được độ lớn hợp lực $F$ theo thí nghiệm.
+ So sánh độ lớn của F theo lí thuyết và thực hành để rút ra kết luận: $F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}$
– Tiến hành thí nghiệm để xác định hợp lực $F$ (sử dụng số quả cân để gián tiếp xác định độ lớn của các lực, ví dụ 2 quả cân thì coi như lực có độ lớn $2N$). Kết quả thực hiện được tham khảo bảng mẫu dưới đây:
+ Xử lí kết quả bằng công thức: $F^2 = F_1^2 + F_2^2 +2F_1F_2cos\alpha$ và so sánh kết quả thực hành (cột F). Ta thấy số liệu thu được gần bằng với kết quả tính toán.
– Quy tắc tổng hợp 2 lực đồng quy vuông góc: $F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}$
– Biểu diễn các lực thành phần $\overrightarrow {\rm F_1}; \overrightarrow {\rm F_2}$
– Đề xuất phương án xác định hợp lực $F$:
+ Đo độ lớn các lực thành phần $\overrightarrow {\rm F_1}; \overrightarrow {\rm F_2}$ và góc hợp lực bởi 2 lực đó là góc $\alpha$. Độ lớn các lực dựa vào số quả cân được treo.
+ Sử dụng công thức định lí hàm cosin trong tam giác xác định độ lớn F theo lí thuyết thông qua: $F^2 = F_1^2 + F_2^2 + 2F_1F_2cos\alpha$
+ Đo độ lớn trọng lực $P$ (thông qua số quả cân được treo) thì gián tiếp xác định được độ lớn hợp lực $F$ theo thí nghiệm.
+ So sánh độ lớn của F theo lí thuyết và thực hành để rút ra kết luận: $F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}$
– Tiến hành thí nghiệm để xác định hợp lực $F$ (sử dụng số quả cân để gián tiếp xác định độ lớn của các lực, ví dụ 2 quả cân thì coi như lực có độ lớn $2N$). Kết quả thực hiện được tham khảo bảng mẫu dưới đây:
| F$_1$ | F$_2$ | Góc giữa lực F$_1$ và lực F$_2$ | Phương, chiều của lực F | F$_{lt}$ | F$_{th}$ |
| 4 | 3 | 90$^\circ$ | Cùng phương, ngược chiều với trọng lực P | 5 | 5 |
| 8 | 6 | 89$^\circ$ | Cùng phương, ngược chiều với trọng lực P | 10,1 | 10 |
| 16 | 12 | 91$^\circ$ | Cùng phương, ngược chiều với trọng lực P | 19,8 | 20 |
– Quy tắc tổng hợp 2 lực đồng quy vuông góc: $F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}$
Giải SGK câu hỏi 4 trang 67
Thảo luận để thiết kế phương án thí nghiệm khác không cần sử dụng hệ thống ròng rọc và các quả cân. Có thể dùng lực kế đo trực tiếp các lực.
Phương pháp giải:
Thảo luận nhóm.
Thảo luận nhóm.
Lời giải chi tiết:
Phương án thí nghiệm:
Thay ròng rọc và các quả cân lần lượt bằng lực kế và dây cao su.
Tiến hành:
Dùng 3 lực kế. Hai lực kế gắn vào 2 đầu của sợi dây cao su và kéo căng. Lực kế còn lại treo vào giữa sợi dây cao su theo tỉ lệ 4:3.
Đọc số chỉ của mỗi lực kế.
Phương án thí nghiệm:
Thay ròng rọc và các quả cân lần lượt bằng lực kế và dây cao su.
Tiến hành:
Dùng 3 lực kế. Hai lực kế gắn vào 2 đầu của sợi dây cao su và kéo căng. Lực kế còn lại treo vào giữa sợi dây cao su theo tỉ lệ 4:3.
Đọc số chỉ của mỗi lực kế.
Giải SGK câu hỏi luyện tập 1 trang 68
Xác định hợp lực của hai tàu kéo trong trường hợp mô tả ở hình 5.2. Coi độ lớn lực kéo của hai tàu như nhau, bằng 16.10$^3$ N và góc giữa hai lực kéo là 60$^\circ$.
Phương pháp giải:
Sử dụng lý thuyết hai lực tạo với nhau một góc bất kì.
Sử dụng lý thuyết hai lực tạo với nhau một góc bất kì.
Lời giải chi tiết:
Độ lớn hợp lực:
$F= \sqrt{F_1^2 + F_2^2 +2F_1 \cdot F_2 \cdot cos\alpha}$ với góc $\alpha = 60^\circ$
$\Rightarrow F = \sqrt{2 \cdot (16 \cdot 10^3)^2 + 2 \cdot (16 \cdot 10^3)^2 \cdot cos 60^\circ}$
$\Rightarrow F = 27713 (N)$
Độ lớn hợp lực:
$F= \sqrt{F_1^2 + F_2^2 +2F_1 \cdot F_2 \cdot cos\alpha}$ với góc $\alpha = 60^\circ$
$\Rightarrow F = \sqrt{2 \cdot (16 \cdot 10^3)^2 + 2 \cdot (16 \cdot 10^3)^2 \cdot cos 60^\circ}$
$\Rightarrow F = 27713 (N)$
Giải SGK mục 2 trang 70 Vật lí 10 Cánh diều
Dưới đây là các phương pháp giải và đáp án chính xác nhất cho các câu hỏi hoạt động ở mục 2 Phân tích lực ở trang 70 trong bài 5 Chủ đề 3 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Các bạn hãy xem ngay lời giải chi tiết bên dưới dưới nhé!
Giải SGK câu hỏi luyện tập 2 trang 70
Hãy chứng tỏ rằng trong trường hợp con nhện ở trên, lực T cân bằng với hợp lực của P và $F_đ$.
Phương pháp giải:
Sử dụng lý thuyết phân tích lực.
Sử dụng lý thuyết phân tích lực.
Lời giải chi tiết:
Lực tổng hợp của hai lực F$_đ$ và P là lực F.
Dùng thước để xác định phương, độ dài của lực F và lực T thì nhận thấy:
– Lực F cùng phương, cùng độ dài với lực T, nhưng ngược chiều.
– Chứng tỏ lực T cân bằng với hợp lực của hai lực P và F$_đ$.
Dùng thước để xác định phương, độ dài của lực F và lực T thì nhận thấy:
– Lực F cùng phương, cùng độ dài với lực T, nhưng ngược chiều.
– Chứng tỏ lực T cân bằng với hợp lực của hai lực P và F$_đ$.
Giải SGK câu hỏi tìm hiểu thêm trang 70
Cấu trúc vòm được cho là xuất hiện từ đầu thiên niên kỉ thứ hai trước công nguyên. Cho đến nay, dạng kiến trúc này trở nên rất phổ biến. Trong hầu hết các công trình kiến trúc nổi tiếng trên thế giới và ở Việt Nam, ta đều tìm thấy cấu trúc này.
Hãy biểu diễn các lực tác dụng lên viên gạch ở đỉnh vòm và giải thích vì sao cấu trúc này có thể đứng vững.
Hãy biểu diễn các lực tác dụng lên viên gạch ở đỉnh vòm và giải thích vì sao cấu trúc này có thể đứng vững.
Lời giải chi tiết:
Lực ép Q từ những viên gạch ở trên xuống mái vòm có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, phản lực N có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên.
Hai lực này có độ lớn bằng nhau nên hợp lực bằng 0. Điều đó chứng tỏ cấu trúc mái vòm bền vững.
Hai lực này có độ lớn bằng nhau nên hợp lực bằng 0. Điều đó chứng tỏ cấu trúc mái vòm bền vững.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi. Bài viết trên đã giải quyết tất cả các câu hỏi hoạt động, luyện tập cùng vận dụng trong bài 5 Tổng hợp và phân tích lực ở các trang 65, 66, 67, 68, 69, 70 Chủ đề 3 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Hy vọng bài viết sẽ giúp các bạn giải đáp được các thắc mắc của mình trong bài học này. Cảm ơn các bạn đã theo dõi, hẹn gặp lại vào các bài viết tiếp theo nhé.
