01Kiến thức cần nhớ
1. Lực căng dây
Dây bị kéo thì tác dụng lên vật buộc ở đầu dây một lực căng :
- phương: dọc theo dây;
- chiều: kéo vật về phía dây (dây chỉ kéo, không đẩy);
- độ lớn: bằng nhau ở mọi điểm của một sợi dây nhẹ (khối lượng bỏ qua) và không dãn, kể cả khi dây vắt qua ròng rọc nhẹ, không ma sát (ròng rọc chỉ đổi hướng của lực).
2. Vật treo vào dây thẳng đứng
Chọn chiều dương hướng lên. Vật chịu hai lực: hướng lên và hướng xuống. Định luật II Newton:
trong đó là gia tốc có dấu (dương khi gia tốc hướng lên).
| Chuyển động của vật | Gia tốc | Lực căng |
|---|---|---|
| Đứng yên hoặc lên, xuống đều | ||
| Đi lên nhanh dần hoặc đi xuống chậm dần | (hướng lên) | |
| Đi lên chậm dần hoặc đi xuống nhanh dần | (hướng xuống) | |
| Dây chùng, vật rơi tự do |
Kéo thanh gia tốc a (dương là hướng lên) rồi bấm Chạy. Lực căng T = m(g + a) so với giới hạn T_max của dây: vượt giới hạn thì dây đứt và vật rơi tự do.
3. Dây vắt qua ròng rọc
Hai vật nối bằng dây nhẹ vắt qua ròng rọc nhẹ cố định. Cùng một sợi dây nên cùng lực căng ở hai phía, và hai vật có cùng độ lớn gia tốc (vật nặng đi xuống, vật nhẹ đi lên):
Lực căng nằm giữa và . Cách thiết lập chi tiết ở bài hệ vật nối dây qua ròng rọc; ở đây ta dùng kết quả để thấy lực căng thay đổi thế nào.
Đổi m₁, m₂ rồi bấm Chạy. Lực căng hai phía dây bằng nhau và luôn nằm giữa m₂g và m₁g; khi m₁ = m₂ thì T = mg và hệ đứng yên.
4. Trọng lượng biểu kiến: cân trong thang máy
Người khối lượng đứng trên cân đặt trong thang máy. Cân đo phản lực mà mặt cân đẩy lên người, nên số chỉ của cân (nhân với đơn vị lực) gọi là trọng lượng biểu kiến. Chiều dương hướng lên, định luật II:
- (gia tốc hướng lên: thang lên nhanh dần hoặc xuống chậm dần): , tăng trọng lượng.
- : .
- (gia tốc hướng xuống): , giảm trọng lượng.
- (thang rơi tự do): , không trọng lượng.
Chọn chuyến đi lên hoặc xuống (nhanh dần, đều, chậm dần) hoặc gia tốc không đổi; chọn a = −10 m/s² để thấy rơi tự do. Đồ thị N–t cho thấy khi nào cân chỉ nhiều hơn, ít hơn trọng lượng.
02Tóm tắt
| Nội dung | Công thức |
|---|---|
| Vật treo, chiều dương lên | |
| Dây chịu | |
| Cân trong thang máy | ; tăng khi , giảm khi , bằng khi |
| Hai vật qua ròng rọc | , |
03Mở rộng
Vật treo trong toa tàu phanh. Quả cầu treo bằng dây trong toa đang tăng tốc với gia tốc nằm ngang thì dây lệch khỏi phương thẳng đứng góc sao cho và lực căng . Ví dụ , : ; vật có . Dây lệch về phía ngược chiều gia tốc của toa.
