Vì sao cân đặt nghiêng có thể đọc khác trọng lượng dù vật vẫn đứng yên?

Giải thích nguyên lý

Cảm biến lực dưới một mặt cân thường nhận lực ép vuông góc mặt cân. Nếu mặt nghiêng và có dây giữ vật song song mặt đó, một phần trọng lực được dây cân bằng, phần vuông góc mới ép lên cân. Không thể xem mọi hướng đặt cân đều tự đo cùng độ lớn mg.

Ví dụ tính từng bước

Vật 2 kg trên mặt cân nghiêng 60° so ngang, được dây nhẹ song song mặt giữ đứng yên, g = 10 m/s². Lực ép vuông góc N = mgcos60° = 10 N. Lực căng cần cân bằng phần dọc dốc là mgsin60° = 10√3 ≈ 17,32 N. Nếu thiết bị chỉ quy 10 N thành 1 kg theo chuẩn 10 N/kg thì số hiển thị không phải khối lượng thật 2 kg.

Điểm dễ hiểu sai

Ví dụ có dây đỡ dọc mặt; không được bỏ dây mà vẫn coi vật đứng yên trên mặt nhẵn. “kg” hiển thị là cách quy đổi của cân theo giả thiết.

Tự kiểm tra

Kiểm vectơ: hai thành phần trọng lực là 10 N và 17,32 N, hợp lại có độ lớn 20 N.

Điều kiện áp dụng

Mặt cân nhẵn lý tưởng, lực đo theo pháp tuyến, dây song song dốc; không mô tả cơ chế tự bù nghiêng của mọi cân thật.

Đọc hình minh họa

Ba lực thực lên vật trên cân nghiêng: trọng lực 20 N xuống, lực dây 17,32 N lên dọc dốc và phản lực cân 10 N vuông góc mặt. Đây không phải ba thành phần của cùng một lực. Hình minh họa định tính; các đại lượng đọc theo nhãn, riêng đồ thị theo đơn vị và mốc trục.

Học tiếp

Lực và phản lực trong định luật III Newton đặt lên đâu Phân tích lực theo hai trục vuông góc