Công thức lực căng dây con lắc đơn lớp 10

TÍNH TỐC ĐỘ VÀ LỰC CĂNG DÂY CỦA CON LẮC ĐƠN

Ví dụ 1: Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng m = 50 gam, treo vào dây mảnh dài l. lấy g = 9,8 m/s2. Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc αo = 60o rồi buông ra không vận tốc ban đầu.

a] Xác định tốc độ quả nặng tại vị trí có góc lệch  α= 45o,  α= 30o, α = 0o. Có nhận xét gì ?

b] Xác định sức căng dây treo tại vị trí có góc lệch  α = 60o; α = 45o,  α = 30o,  α = 0o [so với phương thẳng đứng ]

 Giải: Dể dàng chứng minh và đưa ra kết quả

 \[v=\sqrt{2gl[cos\alpha -cos\alpha ]}[1]\]

 T = mg [3cosα - 2cosαo ] [2]

    a] Thay αo, α vào [1]  tìm được các giá trị tương ứng.

    b] Thay α vào phương trình [2]  tìm được các giá trị tương ứng.

Ví dụ 2: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc là 600 ở nơi có gia tốc trọng lực bằng 10m/s2. Vận tốc của con lắc khi qua vị trí cân bằng là 4m/s. Tính độ dài của dây treo con lắc.

    A.  0,8m                                 B.  1m                          C. 1,6m                                             D.  3,2m

Giải: Dùng bảo toàn cơ năng lớp 10! đề không sai !

 \[\frac{mv^{2}}{2}=mgh\] Với biên độ góc là 600 em vẽ hình sẽ thấy độ cao \[h=\frac{l}{2}\]

Nên: \[\frac{mv^{2}}{2}=mg\frac{l}{2} \Rightarrow l=\frac{v^{2}}{g}=\frac{4^{2}}{10}=1,6m\]  

=>Chọn C

Ví dụ 3: Một con lắc đơn dao động điều hòa với phương trình li độ dài: s = 2cos7t [cm] [t: giây], tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 [m/s2]. Tỷ số giữa lực căng dây và trọng lực tác dụng lên quả cầu ở vị trí cân bằng là

    A.  1,08                                   B.  0,95                       C.  1,01                                            D.  1,05

Giải: \[HD : \alpha _{max}=\frac{S_{max}}{l}=\frac{\omega ^{2}.S_{max}}{g}= 0,1 rad ;F_{c}=mg[3cos\alpha -2cos\alpha _{max}]\] \[\Rightarrow \frac{F_{c}}{mg}=3-2cos0,1\approx 1,01\] 

=>Chọn C  

 

Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Vật lý lớp 12 - Xem ngay

>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2022 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.

• Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!

Với loạt bài Công thức tính lực căng dây đầy đủ, chi tiết nhất Vật Lí lớp 10 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 10.

Bài viết Công thức tính lực căng dây đầy đủ, chi tiết nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Ví dụ minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính lực căng dây đầy đủ, chi tiết nhất Vật Lí 10.

1. Khái niệm

- Đối với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn. Vì thế trong trường hợp này lực đàn hồi được gọi là lực căng.

- Đơn vị của lực căng dây là [N].

- Con lắc đơn gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của một sợi dây chiều dài l không dãn, khối lượng không đáng kể.

2. Công thức

- Trường hợp, con lắc ở vị trí cân bằng, các lực tác dụng lên vật gồm: trọng lực

, lực căng dây

Theo định luật II Niu – tơn:

 

Chiếu lên chiều dương đã chọn, ta có: T – P = m.a => T = m[g + a]

- Trường hơp, con lắc đơn chuyển động tròn đều trên mặt phẳng nằm ngang: các lực tác dụng lên vật gồm: trọng lực

, lực căng dây . Hợp lực của và  là lực hướng tâm. Để tìm được T, ta có thể sử dụng các công thức sau:

+ Sử dụng phương pháp hình học:

 

+ Sử dụng phương pháp chiếu: Phân tích lực căng dây

thành 2 thành phần  theo trục tọa độ x0y đã chọn.

Theo định luật II Niu – ton, ta có:

Chiếu [1] lên trục tọa độ x0y, ta được:

 

                                                   

3. Ví dụ minh họa

Câu 1: Vật nặng 5kg được treo vào sợi dây có thể chịu được lực căng tối đa 52N. Cầm dây kéo vật lên cao theo phương thẳng đứng. Lấy g = 10m/s2. Học sinh A nói: "Vật không thể đạt được gia tốc 0,6m/s2”. Học sinh A nói đúng hay sai?

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiểu chuyển động như hình

Các lực tác dụng lên vật gồm: trọng lực

, lực căng dây  

Áp dụng định luật II NiuTon:

Chiếu [*] lên chiều dương ta có: T - P = ma => T = m[g + a] 

Để dây không bị đứt thì: 

T ≤ Tmax

=> m[g + a] ≤ Tmax

=> a ≤

=> amax = 0,4m/s2 

=> Học sinh A nói đúng.

Câu 2: Hai vật m1 = 1kg, m2 = 0,5kg nối với nhau bằng sợi dây và được kéo lên thẳng đứng nhờ lực F = 18N đặt lên vật I. Tìm gia tốc chuyển động và lực căng của dây? Coi dây là không giãn và có khối lượng không đáng kể.

Lời giải:

Chọn chiều dương hướng lên

Các ngoại lực tác dụng lên hệ vật gồm: trọng lực

lực kéo  

 

Xét riêng vật m2: 

T - P = m2a

=> T = P2 + m2a = m2 [a + g] 

=> T = 0,5.[2 + 10] = 6N

                             

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack