Hai lực cân bằng là gì?
Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, chiều ngược nhau.Xác định phương, chiều và độ lớn của lực như thế nào?
- Phương của lực có thể là phương nằm ngang, phương thẳng đứng hoặc phương xiên.
- Chiều của lực có thể là chiều từ trên xuống dưới, từ dưới lên trên, từ phải sang trái hoặc từ trái sang phải.
- Muốn xác định được phương, chiều của lực chúng ta căn cứ vào những tác dụng của lực lên vật. Khi một vật chịu tác dụng của một lực thì vật bị tác động biến dạng theo phương chiều nào đó là phương chiều mà lực tác dụng lên vật.
- Trường hợp vật đang chuyển động mà chịu tác dụng của lực khiến chuyển động bị thay đổi thành chuyển động bất kỳ thì tùy vào từng trường hợp cụ thể để xác định phương, chiều của lực tác dụng.
Đặc điểm của hai lực cân bằng
Hai lực cân bằng có 4 đặc điểm sau:- Về điểm đặt của lực: hai lực cân bằng có cùng điểm đặt (cùng tác dụng vào một vật)
Hai lực cân bằng luôn phải tác dụng vào cùng một vật bất kỳ.
- Về phương của lực: hai lực cân bằng có cùng phương
Hai lực cân bằng luôn luôn cùng phương với nhau trên một đường thẳng.
- Về chiều của lực: hai lực cân bằng có chiều ngược nhau
Hai lực cân bằng luôn có chiều ngược nhau. Đó là phương từ dưới lên trên và phương từ trên xuống dưới hoặc phương từ trái sang phải và phương từ phải sang trái.
- Về cường độ: hai lực cân bằng có cường độ bằng nhau.
Hai lực cân bằng luôn có cường độ lực là bằng nhau khi tác dụng lên cùng một vật.
Khi hai lực cân bằng thì lực ròng (tức là lực tổng thể hoặc kết quả tác dụng lên vật) sẽ bằng không vì các lực tác dụng ngược chiều nhau, làm vô hiệu hóa lẫn nhau.
Tác dụng của hai lực cân bằng lên một vật đứng yên
Lực tác dụng lên một vật có thể làm biến đổi chuyển động của vật đó hoặc làm nó biến dạng.Những sự biến đổi của chuyển động bao gồm:
- Vật đang chuyển động, bị dừng lại.
- Vật đang đứng yên, bắt đầu chuyển động.
- Vật chuyển động nhanh lên.
- Vật chuyển động chậm lại.
- Vật đang chuyển động theo hướng này, bỗng chuyển động theo hướng khác.
Những sự biến dạng là những sự thay đổi hình dạng của một vật.
Tác dụng của lực cân bằng khi vật đang chuyển thẳng đều thì sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều có thể gọi dây là chuyển động theo quán tính.
Cách xác định hai lực cân bằng
Hai lực cân bằng là hai lực phải có đủ 4 yếu tố:- Hai lực phải tác dụng lên cùng một vật.
- Phương của hai lực phải cùng nằm trên một đường thẳng.
- Chiều của hai lực phải ngược nhau.
- Độ lớn của hai lực phải bằng nhau.
Công thức tính hai lực cân bằng
Khi giải các bài toán liên quan đến lực tùy vào từng trường hợp áp dụng các công thức:- Trường hợp 2 lực có cùng phương, cùng chiều thì công thức tính lực tổng hợp là: F = F1 + F2 và có cùng chiều với 2 lực.
- Trường hợp 2 lực có cùng phương nhưng ngược chiều thì công thức tính lực tổng hợp là: F = |F1 – F2| và có cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn.
- Trường hợp 2 lực không cùng phương thì công thức tính lực tổng hợp là F² = F1² + F2² + 2F1.F2.cosα và có chiều theo quy tắc hình bình hành.
Ví dụ về hai lực cân bằng
Để giúp các em hiểu rõ hơn về lực cân bằng, Doctailieu.com đã tổng hợp một số ví dụ cụ thể sau đây:Ví dụ 1: Cuốn sách trên bàn chịu tác dụng của hai lực cân bằng là trọng lực và lực nâng của bàn, cuốn sách đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên mãi.
Dưới tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Chuyển động này được gọi là chuyển động theo quán tính.
Để có thể xác định phương và chiều của lực, chúng ta cần phải dựa vào những kết quả tác dụng của lực lên vật. Khi chịu tác dụng của lực, vật bị tác động biến dạng theo phương, chiều nào. Thì đó sẽ là phương chiều của lực tác dụng lên vật đó. Khi chịu tác dụng của lực, vật đang chuyển động bị thay đổi chuyển động bất kỳ (nhanh dần hay chậm dần hay thay đổi hướng). Tùy vào từng trường hợp cụ thể, chúng ta xác định phương chiều của lực tác dụng.
Hai lực cân bằng sẽ có phương giống nhau, chiều ngược nhau và cùng độ lớn. Vì vậy, khi xác định được một lực trong cặp lực này thì ta có thể suy ra đặc điểm của lực còn lại. Tuy nhiên, trong cách trường hợp, chúng ta vẫn phải xem xét kết quả tác dụng lực kỹ lưỡng mới có thể khẳng định điều này. Vì một vật có thể chịu tác động của nhiều hơn 2 lực tác dụng lên nó.
Ví dụ 2: Khi hai đội kéo co cùng kéo một sợi dây sẽ tạo ra hai lực cùng tác động lên cùng một sợi dây, hai lực có cùng phương, chiều ngược nhau, nếu lực kéo của hai đội là ngang nhau thì điểm giữa của sợi dây sẽ không di chuyển và được giữ nguyên tại điểm đánh dấu.Khi đó ta nói hai lực mà hai đội kéo co tác dụng lên dây là hai lực cân bằng.
Ví dụ 3: Một người đàn ông buộc một sợi dây vào mũi con trâu và kéo. Lúc này sẽ tạo ra hai lực.Một là lực kéo của tay người đàn ông tác dụng vào sợi dây, hai là lực của con trâu tác dụng lên sợi dây.Nếu con trâu không di chuyển thì lúc này lực của tay người đàn ông tác dụng vào sợi dây và lực của con trâu tác dụng lên sợi dây là ngang bằng nhau.Như vậy, hai lực này cùng tác dụng lên sợi dây, phương của hai lực cùng nằm trên một đường thẳng là sợi dây, hai lực có chiều ngược nhau và hai lực này có độ lớn bằng nhau. Do đó, đây là hai lực cân bằng.
Bài tập về hai lực cân bằng
Bài 1. Một người kéo và một người đẩy cùng một chiếc xe lên dốc. Xe không nhúc nhích. Cặp lực nào dưới đây là cặp lực cân bằng?A. Lực người kéo và lực người đẩy lên chiếc xe.
B. Lực người kéo chiếc xe và lực chiếc xe kéo lại người đó.
C. Lực người đẩy chiếc xe và lực chiếc xe đẩy lại người đó.
D. Cả ba cặp lực nói trên đều không phải là các cặp lực cân bằng.
Hướng dẫn giải
- Lực người kéo và lực người đẩy lên chiếc xe: hai lực này cùng chiều → Không phải là hai lực cân bằng.
- Lực người kéo chiếc xe và lực chiếc xe kéo lại người đó: hai lực này đặt vào hai vật khác nhau → Không phải là hai lực cân bằng.
- Lực người đẩy chiếc xe và lực chiếc xe đẩy lại người đó: Hai lực này đặt vào hai vật khác nhau → không phải là hai lực cân bằng.
Đáp án: D
Bài 2. Bạn A và Bạn B cùng chơi kéo co, sợi dây đứng yên. Hãy chọn câu trả lời đúng trong các phương án sau đây:
A. Lực mà hai bạn tác dụng lên 2 đầu sợi dây là hai lực cân bằng
B. Lực mà 2 đầu dây tác dụng lên 2 tay của 2 bạn là 2 lực cân bằng
C. Lực mà tay của bạn A tác dụng lên dây và lực mà dây tác dụng lên tay bạn A là 2 lực cân bằng.
D. Tất cả các phương án trên đều đúng.
Đáp án: A
Bài 3. Quả bóng nằm yên trên sàn nhà vì:
A. Quả bóng chịu tác dụng lực nâng của sàn
B. Quả bóng chịu 2 lực bằng là lực hút của Trái Đất và lực nâng của sàn
C. Quả bóng chịu lực hút của Trái Đất
D. Quả bóng không chịu tác dụng của lực nào
Đáp án: B.
Bài 4. Quan sát hình vẽ dưới đây và cho biết hình vẽ nào là 2 lực cân bằng
Trả lời:
Hình 2 là biểu diễn 2 lực cân bằng
Bài 5. Hình nào dưới đây biểu diễn hai lực cân bằng
Trả lời:
Trong hình trên chỉ có hình 2 là biểu diễn hai lực cân bằng.