Vì sao kéo xiên một hộp có thể cần lực nhỏ hơn kéo ngang để duy trì trượt đều?

Hai lượt kéo cùng hộp: lực ngang 50 N và lực xiên 30° khoảng 44,80 N; phản lực ở lượt xiên khoảng 77,60 N. Hình chỉ vẽ lực kéo để so sánh, các lực còn lại được xét trong bài.

Giải thích nguyên lý

Kéo xiên lên làm giảm phản lực, từ đó giảm ma sát trượt. Nhưng chỉ thành phần ngang của lực kéo tạo tác dụng theo hướng chuyển động. Muốn so hai cách kéo phải xét đồng thời hai thay đổi, không cho rằng góc càng lớn thì càng lợi.

Ví dụ tính từng bước

Hộp có trọng lượng 100 N, μ = 0,5. Kéo ngang đều cần F = 50 N. Nếu kéo góc 30° lên, N = 100 − F sin30°; điều kiện ngang F cos30° = 0,5N cho F = 50/(cos30° + 0,5sin30°) ≈ 44,80 N. N khi đó khoảng 77,60 N.

Điểm dễ hiểu sai

Đây là so hai góc cụ thể, chưa chứng minh 30° là góc tối ưu. Phải kiểm N còn dương và hộp thực sự đang trượt.

Tự kiểm tra

Thành phần ngang khoảng 38,80 N, đúng bằng μN; thành phần đứng khoảng 22,40 N.

Điều kiện áp dụng

Mô hình hệ số ma sát không đổi, nền ngang và không gia tốc đứng; không tính lực khởi động từ nghỉ.

Đọc hình minh họa

Hai lượt kéo cùng hộp: lực ngang 50 N và lực xiên 30° khoảng 44,80 N; phản lực ở lượt xiên khoảng 77,60 N. Hình chỉ vẽ lực kéo để so sánh, các lực còn lại được xét trong bài. 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