Lý thuyết Một số lực thường gặp (Cánh diều 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 2: Một số lực thường gặp

A. Lý thuyết Một số lực thường gặp

I. Vật chuyển động dưới tác dụng của các lực cân bằng và không cân bằng.

– Lực tác dụng lên vật gây ra biến dạng hoặc làm biến đổi chuyển động của vật đó.

– Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, tác dụng vào cùng một vật và có độ lớn bằng nhau là hai lực cân bằng.

– Tác dụng của hai lực cân bằng lên vật triệt tiêu nhau. Ta nói lực tổng hợp của hai lực đó bằng không.

– Lực tổng hợp của các lực tác dụng lên vật được gọi là hợp lực.

II. Một số lực thường gặp

1. Trọng lực

a. Trọng lực và trọng lượng

– Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật, đặt tại trọng tâm của vật và hướng thẳng đứng, chiều từ trên xuống.

– Trọng lượng là độ lớn của lực gây ra gia tốc rơi tự do của vật:$P=mg$ 

b. Trọng lượng và khối lượng.

– Khối lượng của vật càng lớn thì trọng lượng của vật càng lớn nên gia tốc rơi tự do là như nhau tại một vị trí xác định.

– Khối lượng của một vật không thay đổi khi vật di chuyển đến các vị trí khác nhau. Tuy nhiên trọng lượng của vật thay đổi ở các vị trí khác nhau, vì gia tốc ở các vị trí khác nhau là khác nhau.

2. Lực ma sát

– Lực ma sát là lực cản sự trượt hoặc lăn của vật này so với vật khác.

– Lực ma sát được chia thành: Lực ma sát trượt, lực ma sát lăn và lực ma sát nghỉ.

– Nếu một vật đang trượt trên bề mặt của một vật khác thì lực ma sát tác dụng ngược hướng với chuyển động trượt đó, đây là lực ma sát trượt.

– Nếu một vật đứng yên trên một bề mặt nhưng có xu hướng trượt theo một hướng nào đó thì lực ma sát sẽ tác dụng ngăn nó trượt theo hướng đó. Đây là lực ma sát nghỉ.

– Lực ma sát trượt gần như không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.

– Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt lại với nhau.

– Tỉ số độ lớn của lực ma sát trượt F_ms và độ lớn lực ép vuông góc N là không đổi:

$\mu =\frac{F_{ms}}{N}$

– Lực ma sát nghỉ khi vật bắt đầu trượt gọi là lực ma sát nghỉ cực đại: $F_{mst}\le F_{msncucdai}$

3. Lực cản của nước hoặc không khí.

– Khi một vật chuyển động trong môi trường không khí hoặc trong nước, có ma sát giữa bề mặt vật đó với môi trường.

– Vật dồn không khí hoặc nước ra xung quanh khi nó chuyển động.

$\Rightarrow$ Những hiệu ứng này tạo nên lực cản của môi trường lên vật chuyển động.

– Lực cản luôn ngược hướng và có tác dụng cản trở chuyển động của vật.

4. Lực đẩy Archimedes (Ác – xi – mét)

– Mỗi vật ở trong chất lỏng hoặc chất khí đều chịu một lực nâng hướng lên trên. Lực nâng này được gọi là lực Archimedes

– Điểm đặt của lực này ở phần vật nằm trong chất lỏng hoặc chất khí.

– Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng hoặc chất khí mà vật chiếm chỗ.

– Trạng thái nổi lên hay chìm xuống của vật ở trong nước phụ thuộc và chênh lệch độ lớn giữa trọng lực và lực đẩy Archimesdes tác dụng lên vật.

5. Lực căng dây

– Khi kéo căng một sợi dây thì trong sợi dây xuất hiện lực căng có phương dọc theo dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo dãn.

– Lực đàn hồi của lò xo là lực căng của lò xo.

B. Trắc nghiệm Một số lực thường gặp

Câu 1: Một vật có khối lượng m đặt ở nơi có gia tốc rơi tự do g. Phát biểu nào sau đây sai?

A. Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

B. Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.

C. Trọng lực có độ lớn được xác định bởi biểu thức P = mg.

D. Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật.

Đáp án: A

Giải thích:

Trọng lực có độ lớn được xác định bởi biểu thức P = mg.

Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.

Trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng của vật khi xét ở cùng một vị trí trên Trái Đất.

Câu 2: Cặp lực nào là cặp lực cân bằng trong 4 cặp lực sau:

(a) Lực của động cơ ô tô khi ô tô chuyển động và trọng lực của ô tô.

(b) Trọng lực của quả cam trên một đĩa cân và trọng lực của các quả cân trên đĩa cân còn lại khi cân thăng bằng.

(c) Lực mà lò xo tác dụng vào vật và lực mà vật tác dụng vào lò xo.

(d) Lực của hai em bé kéo hai đầu sợi dây khi sợi dây đứng yên.

A. a và b.

B. c và d.

C. b, c và d.

D. d.

Đáp án: D

Giải thích:

Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào cùng một vật được gọi là hai lực cân bằng.

(a) Lực của động cơ ô tô khi ô tô chuyển động và trọng lực của ô tô – Đây không phải là hai lực cân bằng vì lực của động cơ ô tô khi ô tô chuyển động có phương nằm ngang, trọng lực của ô tô có phương thẳng đứng.

(b) Trọng lực của quả cam trên một đĩa cân và trọng lực của các quả cân trên đĩa cân còn lại khi cân thăng bằng. Đây không phải là hai lực cân bằng vì hai lực này không tác dụng vào cùng một vật, có độ lớn bằng nhau, phương song song, cùng chiều.

(c) Lực mà lò xo tác dụng vào vật và lực mà vật tác dụng vào lò xo. Đây không phải là hai lực cân bằng vì hai lực này không tác dụng vào cùng một vật.

(d) Lực của hai em bé kéo hai đầu sợi dây khi sợi dây đứng yên. Đây là hai lực cân bằng, vì cùng tác dụng vào sợi dây, có phương trùng với phương của sợi dây, ngược chiều và độ lớn như nhau.

Câu 3: Một vật nổi được trên bề mặt chất lỏng là do:

A. Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật lớn hơn trọng lực của vật.

B. Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật nhỏ hơn trọng lực của vật.

C. Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật cân bằng với trọng lực của vật.

D. Tất cả đều sai.

Đáp án: C

Giải thích:

Trạng thái nổi lên hay chìm xuống của vật ở trong nước phụ thuộc vào chênh lệch độ lớn giữa trọng lực và lực đẩy Archimedes tác dụng vào vật. Vật nổi được trên mặt nước là do lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật cân bằng với trọng lực của vật.

Câu 4: Một vật ở trong lòng chất lỏng và đang chuyển động đi xuống, khi đó độ lớn giữa lực đẩy Archimedes và trọng lượng của vật như thế nào?

A. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của vật.

B. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng của vật.

C. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes lớn hơn trọng lượng của vật.

D. Không xác định được.

Đáp án: D

Giải thích:

Trạng thái nổi lên hay chìm xuống của vật ở trong nước phụ thuộc vào chênh lệch độ lớn giữa trọng lực và lực đẩy Archimedes tác dụng vào vật. Một vật ở trong lòng chất lỏng và đang chuyển động đi xuống, có nghĩa là, độ lớn giữa lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng (độ lớn của trọng lực) của vật.

Câu 5: Một vật trượt trên một mặt phẳng, khi tốc độ của vật tăng thì hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng:

A. Không đổi.

B. Giảm xuống.

C. Tăng tỉ lệ với tốc độ của vật.

D. Tăng tỉ lệ với bình phương tốc độ của vật.

Đáp án: A

Giải thích:

Lực ma sát trượt: không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật; mà nó tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt và phụ thuộc vào vật liệu cũng như tình trạng của các mặt tiếp xúc. Hệ số ma sát là một đại lượng không đổi, có giá trị khác nhau giữa các vật liệu.

Câu 6: Khi đưa một vật từ mặt đất lên cao thì:

A. Khối lượng của vật tăng lên, còn trọng lượng của vật không đổi.

B. Khối lượng của vật không đổi, còn trọng lượng của vật thay đổi.

C. Khối lượng và trọng lượng đều giảm.

D. Khối lượng và trọng lượng đều không thay đổi.

Đáp án: B

Giải thích:

Trọng lượng của một vật được xác định bằng công thức P = m.g

Khối lượng của một vật là một đại lượng không đổi, gia tốc ở các vị trí khác nhau trên Trái Đất là khác nhau. Vì vậy, khi đưa một vật từ mặt đất lên cao, gia tốc rơi tự do thay đổi nên trọng lượng của vật sẽ thay đổi.

Câu 7: Hai lực nào sau đây gọi là hai lực cân bằng?

A. Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.

B. Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.

C. Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào cùng một vật.

D. Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào cùng một vật.

Đáp án: D

Giải thích:

Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào cùng một vật được gọi là hai lực cân bằng.

Câu 8: Lực ma sát trượt của vật chuyển động trên mặt phẳng ngang tỉ lệ với:

A. Diện tích mặt tiếp xúc.

B. Tốc độ của vật.

C. Lực ép vuông góc giữa các bề mặt.

D. Thời gian chuyển động.

Đáp án: C

Giải thích:

Lực ma sát trượt có giá trị: F = µ.N

µ là hệ số ma sát trượt, có giá trị không đổi với mỗi loại vật liệu.

N là lực ép.

Khi vật chuyển động trên mặt phẳng ngang N = P = m.g

Từ đó ta thấy rằng, lực ma sát trượt của vật chuyển động trên mặt phẳng ngang tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt.

Câu 9: Kéo một lực F theo phương ngang để một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang với vận tốc không đổi. Biết vật có khối lượng m, hệ số ma sát trượt là µ thì:

A. F > μmg. 

B. F < μmg.

C. F = μmg. 

D. F ≥ 2 μmg.

Đáp án: C

Giải thích:

Khi vật chuyển động với vận tốc không đổi trên mặt phẳng nằm ngang, vật chịu tác dụng của 2 lực cân bằng là lực kéo F và lực ma sát trượt F_mst.

Ta có: F = F_mst  = µ.N

Khi vật chuyển động trên mặt phẳng ngang N = P = m.g

Vậy F = µmg

Câu 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng:

A. Khi độ lớn lực phát động nhỏ hơn lực cản, vật chuyển động nhanh dần.

B. Khi độ lớn lực phát động nhỏ hơn lực cản, vật chuyển động chậm dần.

C. Tác dụng của hai lực cân bằng lên vật triệt tiêu nhau.

D. Lực tổng hợp của hai lực cân bằng bằng không.

Đáp án: A

Giải thích:

– Vật chuyển động nhanh dần khi độ lớn lực phát động lớn hơn lực cản.

– Vật chuyển động chậm dần khi độ lớn lực phát động nhỏ hơn lực cản.

– Khi 2 lực này cân bằng, vật chuyển động với vận tốc không đổi.

Câu 11: Một toa tàu có khối lượng 80 tấn chuyển động thẳng với vận tốc không đổi dưới tác dụng của lực kéo nằm ngang có độ lớn F = 6.10⁴ N. Lấy g = 10 m/s². Hệ số ma sát giữa tàu và đường ray là:

A. 0,075.

B. 0,06.

C. 0,02.

D. 0,08.

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi đơn vị: 80 tấn = 80.10³ kg

Khi tàu chuyển động với vận tốc không đổi trên mặt phẳng nằm ngang, tàu chịu tác dụng của 2 lực cân bằng là lực kéo F_k và lực ma sát trượt F_mst.

Ta có: F_k = F_mst  = µ.N

Khi vật chuyển động trên mặt phẳng ngang N = P = m.g

$F_k=F_{mst}=\mu mg\Rightarrow \mu =\frac{F_k}{mg}=\frac{{6.10}^4}{{80.10}^3.10}=0,075$

Câu 12: Phát biểu nào sau đây là sai:

Khi căng một sợi dây bằng cách buộc sợi dây vào giá đỡ và treo vật nặng lên thì:

A. Lực căng dây xuất hiện chống lại xu hướng bị kéo giãn.

B. Vật chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây.

C. Lực căng dây tác dụng lên giá treo và trọng lực của vật là hai lực cân bằng.

D. Độ lớn của lực căng là như nhau tại tất cả các điểm trên dây, nếu dây đứng yên.

Đáp án: C

Giải thích:

Lực căng dây tác dụng lên giá treo và trọng lực của vật không phải là hai lực cân bằng, do 2 lực này không tác dụng vào cùng 1 vật:

– Lực căng dây tác dụng lên giá treo có điểm đặt là điểm tiếp xúc giữa dây và giá treo.

– Trọng lực thì có điểm đặt là ở trọng tâm của vật.

Câu 13: Một khối gỗ nằm yên trên mặt bàn nằm ngang. Nếu nâng chậm một đầu bàn lên thì trong giai đoạn vật chưa trượt:

A. Lực ép vuông góc của vật lên mặt phẳng nghiêng sẽ tăng.

B. Lực ma sát nghỉ không thay đổi.

C. Lực ma sát nghỉ tăng lên.

D. Hệ số ma sát sẽ tăng lên.

Đáp án: C

Giải thích:

Khi khối gỗ nằm yên trên mặt bàn nằm ngang, lực ma sát nghỉ có giá trị bằng 0. Tổng hợp các lực tác dụng lên vật bằng 0. Khi nâng chậm một đầu bàn lên, vật có xu hướng trượt theo mặt phẳng nghiêng, do đó lực ma sát nghỉ tăng lên để ngăn lại sự trượt đó.

Câu 14: Lực ma sát trượt có độ lớn phụ thuộc vào:

A. Diện tích mặt tiếp xúc.

B. Tốc độ của vật.

C. Vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

D. Thời gian chuyển động.

Đáp án: C

Giải thích:

Lực ma sát trượt: không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật; tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt và phụ thuộc vào vật liệu cũng như tình trạng của các mặt tiếp xúc.

Câu 15: Một thùng hàng có khối lượng 54 kg được đặt trên một mặt sàn nằm ngang và phải cần đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động. Tính độ lớn lực ép giữa thùng hàng và sàn:

A. 54 N.

B. 10,8 N.

C. 540 N.

D. 108 N.

Đáp án: C

Giải thích:

Trọng lượng của thùng hàng là: P = m.g = 54.10 = 540 (N)

$\Rightarrow$ Lực ép giữa sàn nhà và thùng hàng là 540 N.

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Cánh diều hay, chi tiết:

Bài 1: Lực và gia tốc

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực