Môn Lý - Lớp 10
20 bài tập Tổng hợp và phân tích lực - điều kiện cân bằng của chất điểm mức độ vận dụng
Câu hỏi
Một vật có trọng lượng P = 20N được treo vào một vòng nhẫn O (coi là chất điểm). Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB. Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc là 1200. Tìm lực căng của hai dây OA và OB.
- A \({T_A} = {T_B} = \dfrac{{40}}{{\sqrt 3 }}N\)
- B \({T_A} = \dfrac{{40}}{{\sqrt 3 }}N;{T_B} = \dfrac{{20}}{{\sqrt 3 }}N\)
- C \({T_A} = \dfrac{{20}}{{\sqrt 3 }}N;{T_B} = \dfrac{{40}}{{\sqrt 3 }}N\)
- D \({T_A} = {T_B} = \dfrac{{20}}{{\sqrt 3 }}N\)
Phương pháp giải:
- Phân tích các lực tác dụng vào vật
- Điều kiện cân bằng của một chất điểm là hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không:
\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + ... = \overrightarrow 0 \)
Lời giải chi tiết:
Các lực tác dụng vào O gồm:
+ Lực kéo của vật nặng: \(\overrightarrow P \) (P = 20N)
+ Lực căng của dây OA: \(\overrightarrow {{T_A}} \)
+ Lực căng của dây OB: \(\overrightarrow {{T_B}} \)
Biểu diễn các lực tác dụng vào vật:
Chất điểm O nằm cân bằng: \(\overrightarrow {{T_A}} + \overrightarrow {{T_B}} + \overrightarrow P = 0 \Leftrightarrow \left( {\overrightarrow {{T_A}} + \overrightarrow P } \right) + \overrightarrow {{T_B}} = 0 \Leftrightarrow \overrightarrow Q + \overrightarrow {{T_B}} = 0 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow Q \uparrow \downarrow \overrightarrow {{T_B}} \\Q = {T_B}\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow \alpha = \left( {\overrightarrow {{T_A}} ;\overrightarrow Q } \right) = 180 - 120 = {60^0}\)
Có \(\overrightarrow {{T_A}} \bot \overrightarrow P \Rightarrow \)Hình bình hành là hình chữ nhật
Xét tam giác vuông OTAQ có: \(\left\{ \begin{array}{l}{T_A} = \dfrac{P}{{\tan \alpha }} = \dfrac{{20}}{{\tan 60}} = \dfrac{{20}}{{\sqrt 3 }}N\\Q = \dfrac{P}{{\sin \alpha }} = \dfrac{{20}}{{\sin 60}} = \dfrac{{40}}{{\sqrt 3 }}N\end{array} \right.\)
Lại có: \(Q = {T_B} = \dfrac{{40}}{{\sqrt 3 }}N\)
Chọn C