BÀI 11 MỘT SỐ LỰC TRONG THỰC TIỄN

Mở đầu: Ta biết rằng có thể làm biến dạng hoặc thay đổi trạng thái chuyển động của vật. Trong thực tế, một vật thường chịu tác dụng của nhiều lực khác nhau. Ví dụ khi chuyển động, ô tô vừa chịu tác dụng của nhiều lực khác nhau. Ví dụ khi chuyển động, ô tô vừa chịu lực của lực kéo động cơ, vừa chịu tác động của lực ma sát giữa bánh xe với mặt đường, trọng lực do Trái Đất tác dụng và áp lực do mặt đường tạo ra. Những lực này có đặc điểm gì?

Đáp án chuẩn:

Đặc điểm: điểm đặt tại ô tô, phương nằm ngang hoặc thẳng đứng và có độ lớn.

1. Trọng lực

Câu 1: Khi thả một vật từ độ cao h, vật luôn rơi xuống. Lực nào đã gây ra chuyển động rơi của vật?

Đáp án chuẩn:

Trọng lực hay còn gọi là lực hút trái đất.

Câu 2: Hai bạn đang đứng ở vị trí A và B trên Trái Đất như Hình 11.3. hãy vẽ vectơ trọng lực tác dụng lên mỗi bạn.

Đáp án chuẩn:

Câu 3: Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, người ta có thể làm như sau: Buộc dây vào một lỗ nhỏ ở mép của vật rồi treo vật thẳng đứng. Khi vật cân bằng, dùng bút đánh dấu phương của sợi dây lên vật. Sau đó ta thay đổi điểm treo và thực hiện tương tự. Giao điểm của hai đường kẻ chính là trọng tâm của vật mà ta cần xác định. Dựa vào phương pháp trên, hãy tiến hành thí nghiệm xác định trọng tâm của một vật phẳng bất kì.

Đáp án chuẩn:

Các em có thể thực hiện thí nghiệm này với chiếc thước kẻ đã bị đục lỗ.

2. Lực ma sát

Câu 1: Quan sát Hình 11.5, em hãy dự đoán chuyển động của thùng hàng khi chịu tác dụng của các lực có cùng một độ lớn trong hai trường hợp.

Đáp án chuẩn:

Thùng hàng a không di chuyển, thùng hàng b di chuyển về phía trước.

Câu 2: Sau khi ta dừng tác dụng lực vào thùng hàng, ta quan sát thấy thùng hàng tiếp tục chuyển động và dừng lại sau khi đi được một đoạn. Em hãy giải thích tại sao thùng hàng dừng lại.

Đáp án chuẩn:

Do thùng hàng đã chịu lực ma sát có chiều ngược lại với chiều chuyển động.

Câu 3: Nêu điểm giống và khác nhau của ba loại lực ma sát: ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát nghỉ.

Đáp án chuẩn:

- Giống nhau:

- Khác nhau:

Câu 4: Dựa vào các Hình 11.5, 11.6, hãy vẽ hình biểu diễn lực ma sát tác dụng lên các vật.

Đáp án chuẩn:

Câu 5: Giải thích ý nghĩa của chuyển động tương đối của hai bề mặt tiếp xúc khi nói về chiều của lực ma sát.

Đáp án chuẩn:

Ý nghĩa: khi ta tác dụng lực vào vật có xu hướng như thế nào mà vật vẫn đứng yên thì tại vật xuất hiện lực ma sát ngược chiều với chiều tác dụng vào vật.

Câu 6: Dựa vào kinh nghiệm cuộc sống của em, hãy phân tích lợi ích và tác hại của lực ma sát.

Đáp án chuẩn:

+Lợi ích: Giúp cố định các vật trong không gian; Giúp các vật đang trượt hay lăn dừng lại.

+Tác hại: Làm mòn bề mặt của các vật; Cản trở chuyển động của các vật...

Câu 7: Quan sát Hình 11.9 và giải thích cơ chế vật lý giúp con người có thể bước đi.

Đáp án chuẩn:

Khi chân người bước đi, áp lực của mặt đường lên chân và áp lực của chân lên mặt đường cùng phương, ngược chiều và có cùng độ lớn nên hai lực này triệt tiêu. Lực ma sát nghỉ do chân tác dụng lên mặt đường và lực ma sát nghỉ do mặt đường tác dụng lên chân cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn nên chúng cũng triệt tiêu. Lực do mặt đường tác dụng lên chân không bị triệt tiêu, vì vậy mà con người có thể bước đi được.

Câu 8: Dựa vào kiến thức đã học, hãy cho biết các trường hợp trong Hình 11.10 là ứng dụng đặc điểm gì của lực ma sát và nêu cụ thể loại lực ma sát được đề cập.

Đáp án chuẩn:

- Hình 11.10a: lực ma sát lăn.

- Hình 11.10b: lực ma sát nghỉ

- Hình 11.10c: lực ma sát trượt.

3. Lực căng dây

Câu 1: Cho ví dụ minh họa tính chất của lực căng dây xuất hiện tại mọi điểm trên dây.

Đáp án chuẩn:

Ví dụ: Kéo vật bằng ròng rọc

Chuyển động của con lắc đơn được treo vào một sợi dây không dãn.

Câu 2: Hình 11.13 mô tả quá trình kéo gạch từ thấp lên cao qua hệ thống ròng rọc. Xem chuyển động của thùng gạch là đều, hãy xác định lực căng tác dụng lên vật nâng và ròng rọc bằng hình vẽ. Từ đó hãy chỉ ra điểm đặt, phương, chiều và độ lớn của lực căng dây. Biết lượng gạch trong mỗi lần kéo có khối lượng 20 kg và lấy g = 10 m/s²

 

Đáp án chuẩn:

Lực căng:

+ Điểm đặt: tại vật

+ Phương: thẳng đứng

+ Chiều: từ dưới lên trên

+ Độ lớn: 200 N.

4. Lực đẩy Archimedes

Câu 1: Quan sát Hình 11.15, tìm hiểu và trình bày một giai thoại khoa học liên quan.

Đáp án chuẩn:

Giai thoại: Acsimet và câu chuyện về chiếc vương miện

Tháng tư năm 231 trước Công nguyên, quốc vương Hiêon triệu tập Archimedes vào cung để giải quyết một vấn đề quan trọng: chiếc vương miện do thợ kim hoàn đúc có thực sự nặng 15 lạng vàng như đã giao hay không. Quốc vương nghi ngờ rằng thợ kim hoàn đã gian lận. Archimedes nhận lời và mang chiếc vương miện về nhà để nghiên cứu.

Sau hai tháng, ông vẫn chưa tìm ra cách kiểm tra chính xác. Một hôm, khi đang tắm, ông nhận thấy rằng nước trong bồn trào ra khi ông chìm vào. Từ đó, ông phát hiện ra nguyên lý liên quan đến thể tích nước bị chiếm chỗ. Archimedes vui mừng hét lên "Eureka!" và chạy ra khỏi bồn tắm.

Archimedes giải thích với quốc vương rằng ông đã thực hiện thí nghiệm với ba vật có trọng lượng bằng nhau: sắt, vàng và chiếc vương miện. Ông lần lượt nhúng chúng vào nước và đo lượng nước trào ra. Kết quả cho thấy lượng nước trào ra khi nhúng chiếc vương miện nhiều hơn tảng vàng và ít hơn tảng sắt. Điều này chứng tỏ chiếc vương miện không hoàn toàn bằng vàng ròng mà đã được pha trộn với bạc. Thợ kim hoàn đã lừa dối quốc vương.

Câu 2: Hãy vẽ vectơ lực đẩy Archimedes tác dụng lên vương miện trong Hình 11.15.

Đáp án chuẩn:

Câu 3: Dựa vào công thức (11.8) để giải thích sự xuất hiện của lực đẩy tác dụng lên một vật trong chất lỏng (hoặc chất khí).

Đáp án chuẩn:

Khi này áp suất của chất lỏng tác dụng lên vật sẽ là => Độ chênh lệch áp suất này chính là lực đẩy của chất lỏng lên vật

Câu 4: Kỷ lục thế giới về lặn tự do ( không có bình dưỡng khí ) được thực hiện bởi một nữ thợ lặn người Slovenia khi cô lặn xuống biển với độ sâu 114m. Hãy tính độ chênh lệch áp suất tại vị trí này so với mặt thoáng của nước biển. Lấy giá trị trung bình khối lượng riêng của nước biển là 1025 kg/m³, g=9,8m/s²

Đáp án chuẩn:

Δp = 1145130(N/m² )

Câu 5: Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định được độ lớn lực đẩy Archimedes và khối lượng riêng ρ của một chất lỏng với các dụng cụ: lực kế, vật nặng, chậu nước.

Đáp án chuẩn:

+ Bước 1: Treo vật nặng vào lực kế, lực kế chỉ giá trị P

+ Bước 2: Nhúng vật nặng chìm trong chậu nước, lực kế chỉ giá trị P₁

+ Bước 3: Tính lực đẩy Acsimet: F_A = P – P₁

+ Bước 4: Tính khối lượng riêng: ρ=FA/(g.h)

Câu 6: Xét hai hệ như Hình 11P.1, hãy vẽ sơ đồ lực tác dụng lên vật m1 , m2 trong trường hợp a và vật m trong trường hợp b; gọi tên các lực này

Đáp án chuẩn:

+: phản lực ; : trọng lực; : lực căng

Câu 7: Vào năm 231 trước Công nguyên, nhà vua Hy Lạp cổ đại Hieron (Hai-ơ-rôn) nghi ngờ thợ kim hoàn trộn lẫn những kim loại khác ngoài vàng khi đúc vương miện cho ông. Archimedes đã tiến hành thí nghiệm như Hình 11P.2 để giải đáp thắc mắc của nhà vua. Dựa vào các kiến thức đã học hãy giải thích cách tiến hành trên. Biết rằng người thợ này đã dùng bạc thay thế cho một phần vàng và bạc có khối lượng riêng nhỏ hơn vàng.

Đáp án chuẩn:

+ Có 3 vật có trọng lượng bằng nhau: sắt, vàng, vương miện

+ Ông lần lượt nhúng ngập chúng vào một chiếc bình được đổ nước, và đo lượng trào ra.

=> Kết quả: lượng nước trào ra khi nhúng ngập chiếc vương miện nhiều hơn khi nhúng ngập tảng vàng, ít hơn tảng sắt

=> Chiếc vương miện không phải hoàn toàn bằng vàng ròng, cũng không phải bằng sắt. 

Câu 8: Tác dụng lực đẩy theo phương ngang rất khó để làm khối nặng di chuyển trượt trên mặt sàn. Thay vì vậy, ta thường đặt vật tựa trên các con lăn như Hình 11P.3 và đẩy với cùng lực đó thì vật chuyển động dễ dàng. Giải thích tại sao.

Đáp án chuẩn:

Để vật lên các con lăn thì bề mặt tiếp xúc giữa vật với mặt sàn sẽ giảm, như vậy lực đẩy sẽ lớn hơn, vật di chuyển dễ dàng hơn.