Vì sao đo hợp lực bằng bàn lực phải kiểm nút nối đứng yên chứ không chỉ nằm đúng tâm trong ảnh?

Giải thích nguyên lý

Một nút nối ở đúng vị trí tâm trong một ảnh chưa chứng minh các lực cân bằng. Nút có thể đang đi qua tâm và còn gia tốc. Trong thí nghiệm tổng hợp lực, cần kiểm tra trạng thái ổn định, hướng dây và các lực tác dụng, không chỉ chọn một khung hình đẹp. Cân bằng yêu cầu hợp lực bằng không, chứ không yêu cầu một vị trí hình học bất kỳ.

Ví dụ tính từng bước

Hai dây kéo nút theo hai phương vuông góc với lực 3 N sang phải và 4 N lên trên mặt bàn. Hợp lực của hai dây có thành phần (3;4) N và độ lớn 5 N. Dây thứ ba cần kéo theo thành phần (−3;−4) N để cân bằng. Nếu do chỉnh sai mà lực dư còn (0,6;0,8) N, hợp lực dư 1 N sẽ làm nút mô hình khối lượng 0,20 kg có gia tốc 5 m/s², kể cả lúc nó đi qua tâm.

Điểm dễ hiểu sai

Không đặt dây thứ ba chỉ theo chiều ngược một dây bất kỳ rồi chọn độ lớn 5 N. Cần ngược cả vectơ hợp lực. Cũng không tự bỏ ma sát đáng kể khỏi thí nghiệm thật.

Tự kiểm tra

Kiểm độ lớn lực thứ ba: √(3² + 4²) = 5 N; kiểm hợp từng thành phần đều bằng 0 ở trạng thái lý tưởng.

Điều kiện áp dụng

Các dây nằm trong mặt bàn ngang, nút mô hình có khối lượng đã cho, bỏ ma sát và lực ngoài ngang khác. Kích thước mũi tên trên hình là sơ đồ, hướng và nhãn mới là dữ kiện.

Đọc hình minh họa

Nút nối trên bàn lực nhìn từ trên có ba lực 3 N, 4 N và 5 N cân bằng; hình bên cạnh cho nút đi qua tâm nhưng vẫn có hợp lực dư và gia tốc. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Định luật II Newton viết dưới dạng vectơ thế nào Cô lập vật trước khi giải bài lực như thế nào