01Kiến thức cần nhớ
1. Cân bằng của chất điểm
Chất điểm đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều thì , nên theo định luật II:
Chiếu lên hai trục: và . Với ba lực, ba mũi tên nối đuôi sẽ khép thành một tam giác lực.
Đối xứng: T = mg / (2 cos α) = 23,1 N. Kéo hai điểm buộc xa nhau, α tăng và T tăng rất nhanh.
Kéo hai điểm buộc A, B trên trần (lưới 0,5) hoặc bấm các cách treo đặt sẵn. Đối xứng thì T₁ = T₂; càng xoè rộng hai dây thì lực căng càng lớn, gần nằm ngang thì rất lớn. Tam giác lực luôn khép kín.
Với đèn khối lượng treo bằng hai dây đối xứng, mỗi dây hợp phương thẳng đứng góc :
Góc càng lớn, càng bé, lực căng càng lớn; khi lực căng tăng vô hạn.
2. Mặt phẳng nghiêng nhẵn
Vật khối lượng đặt trên mặt phẳng nghiêng nhẵn, hợp với phương ngang góc . Có hai lực: trọng lực (thẳng đứng xuống) và phản lực (vuông góc mặt nghiêng, hướng ra khỏi mặt).
Chọn dọc mặt nghiêng hướng xuống dốc, vuông góc mặt nghiêng. Góc giữa và trục cũng bằng , nên
Theo phương vật không chuyển động: nên . Theo phương : , do đó
Gia tốc không phụ thuộc khối lượng. (mặt ngang) cho ; (rơi thẳng đứng) cho .
Đổi khối lượng: P, Px, N đổi theo, nhưng gia tốc a không đổi. Đổi góc: a = g sin α (α = 30° cho a = 5 m/s²).
Bấm Chạy rồi đổi góc: P tách thành Px dọc dốc và Py ép vào dốc, N cân bằng với Py. Đổi khối lượng thì các lực đổi nhưng gia tốc a = g sin α giữ nguyên.
02Tóm tắt
- Cân bằng: ; ba lực khép thành tam giác lực.
- Đèn treo hai dây đối xứng: ( với phương đứng).
- Mặt phẳng nghiêng nhẵn: , , , .
03Mở rộng
Vì sao không phụ thuộc và quan hệ với rơi tự do. Ở mặt nghiêng, chỉ có thành phần của trọng lực gây gia tốc. Khối lượng xuất hiện cả ở lực lẫn ở quán tính nên triệt tiêu. Galilê đã dùng mặt nghiêng để "làm chậm" rơi tự do cho dễ đo: gia tốc nhỏ hơn theo hệ số , nhưng bản chất giống hệt.