Bài 3.2 trang 34 Sách bài tập Vật lí 10 Nâng cao

Hai quyển sách đặt chồng lên nhau trên một mặt bàn nằm ngang. Khối tâm G₁ và G₂ của chúng cùng nằm trên một mặt phẳng thẳng đứng. Trọng lượng của quyển sách nằm trên là 10 N, của quyển dưới là 18 N.

1.

a) Vẽ sơ đồ các lực tác dụng lên từng quyển sách.

b) Xác định các lực tác dụng lên từng quyển sách. Tính các lực đó và phát biểu định luật đã sử dụng để tính.

2. Bây giờ xét hệ gồm cả hai quyển sách.

a) Xác định các ngoại lực đặt lên hệ.

b) Cho biết giá trị của các lực đó.

c) Lực do hệ tác dụng lên mặt bàn bằng bao nhiêu ?

Giải

1.

a) Xem Hình 3.2 G.

b) Các lực lên quyển trên (1) gồm :

-Trọng lực \(\overrightarrow {{P_1}} \) do Trái Đất hút nó.

-Phản lực do quyển dưới (2) tác dụng \(\overrightarrow {{F_{21}}} \).

Quyển sách nằm cân bằng, vậy

\(\overrightarrow {{{\rm{P}}_1}}  + \overrightarrow {{F_{21}}}  = \overrightarrow {\rm{0}} \)

Suy ra \(\overrightarrow {{F_{21}}}  =  - \overrightarrow {{P_1}} ,\) và \(\left| {\overrightarrow {{F_{21}}} } \right| = \left| {\overrightarrow {{P_1}} } \right|.\)

Lực do quyển dưới tác dụng lên quyển trên có độ lớn bằng trọng lượng quyển trên và hướng lên trên. Ta có F₂₁=10 N.

Các lực đặt lên quyển dưới gồm :

-Trọng lực \(\overrightarrow {{P_2}} \) do Trái Đất hút.

-Lực do quyển trên tác dụng \(\overrightarrow {{F_{12}}} \).

-Phản lực do mặt bàn tác dụng \(\overrightarrow N .\)

Quyển dưới nằm cân bằng, vậy ta có :

\(\overrightarrow {{P_1}}  + \overrightarrow {{F_{12}}}  + \overrightarrow N  = \overrightarrow 0 \)           (1)

Theo định luật III Niu-tơn, tác dụng tương hỗ giữa hai vật (1) và (2) cho :

\(\overrightarrow {{F_{12}}}  =  - \overrightarrow {{F_{21}}} \)                   (2)

Vậy lực \(\overrightarrow {{F_{12}}} \) có độ lớn bằng độ lớn của \(\overrightarrow {{F_{21}}} \), bằng 10 N và hướng xuống dưới.

Theo công thức (1), ta có :

\(\overrightarrow N  =  - (\overrightarrow {{P_2}}  + \overrightarrow {{F_{12}}} )\)           (3)

Phản lực \(\overrightarrow N \) hướng lên trên và về độ lớn thì N= P₂ + F₁₂ = P₂ +P₁ = 18 + 10 =28 N.

2.

a) Có lực đặt lên hệ gồm :

-Lực hút của Trái Đất \(\overrightarrow P \).

-Phản lực của mặt bàn \(\overrightarrow N \).

b) Ta có : \(\overrightarrow P  = \overrightarrow {{P_1}}  + \overrightarrow {{P_2}} \); P=P₁ + P₂=10 + 18 = 28N

Hệ nằm cân bằng \(\overrightarrow P  + \overrightarrow N  = \overrightarrow 0 \)

Suy ra \(\overrightarrow N  =  - \overrightarrow P \)

Phản lực \(\overrightarrow N \) của bàn đặt lên hệ bằng và ngược chiều với trọng lực \(\overrightarrow P \): N = 28N.

c) Theo định luật tác dụng tương hỗ, hệ tác dụng lên mặt bàn một lực bằng và ngược chiều với phản lực \(\overrightarrow N \), tức là bằng \(\overrightarrow P \).

(Không nên nhầm lẫn giữa lực của hệ đặt lên mặt bàn với trọng lực của hệ, tuy rằng hai lực đo bằng nhau cả về độ lớn lẫn phương, chiều).

Sachbaitap.com