Giải các bài toán trong định luật chuyển động của Newton – Lực pháp tuyến
1. Một vật đặt trên mặt bàn, như hình vẽ bên dưới. Khối lượng của vật là 1 kg. Gia tốc trọng trường là 9.8 m/s² . Xác định lực pháp tuyến do mặt bàn tác dụng lên vật.
Đã biết:
Khối lượng (m) = 1 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/ s²
Khối lượng (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
Cần tìm: lực pháp tuyến (N)
Giải pháp:
Vật thể nằm yên trên mặt bàn, do đó lực tổng hợp tác dụng lên vật thể bằng không (định luật thứ nhất hoặc thứ hai của Newton). Trọng lực của vật thể tác dụng theo phương thẳng đứng xuống dưới, hướng về tâm Trái đất. Phải có một lực khác tác dụng lên vật thể để cân bằng lực hấp dẫn . Vật thể nằm yên trên mặt bàn, do đó mặt bàn tác dụng một lực hướng lên trên. Lực do mặt bàn tác dụng thường được gọi là lực pháp tuyến (N). Pháp tuyến có nghĩa là vuông góc.
Chọn hướng lên trên làm chiều dương của trục y. Lực tổng hợp tác dụng lên vật là:
∑ Fy = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = 9.8 Newton
Lực pháp tuyến tác dụng lên vật thể, do mặt bàn tạo ra, là 9.8 N hướng lên trên.
2. Hai vật đặt trên một mặt bàn. Khối lượng vật 1 (m 1 ) = 1 kg, khối lượng vật 2 (m 2 ) = 2 kg, gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/s² . Xác định độ lớn và hướng của lực pháp tuyến do m 2 tác dụng lên m 1 và lực pháp tuyến do mặt bàn tác dụng lên m 2.
Dung dịch
Đã biết:
Khối lượng của vật thể 1 (m 1 ) = 1 kg
Khối lượng của vật thể 2 (m 2 ) = 2 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/ s²
Khối lượng của vật 1 (w 1 ) = m 1 g = (1)(9.8 m/s 2 ) = 9.8 kg m/s 2 = 9.8 Newton
Khối lượng của vật 2 (w 2 ) = m 2 g = (2)(9.8 m/s 2 ) = 19.6 kg m/s 2 = 19.6 Newton
Cần tìm: N 1 và N 2
Giải pháp:
(a) Lực pháp tuyến do m2 tác dụng lên m1 ( N1 )
N 1 = w 1 = 9.8 Newton
Hướng của N1 là hướng lên trên.
(b) Lực pháp tuyến do mặt bàn tác dụng lên m 2 (N 2 )
N 2 = w 1 + w 2 = 9.8 Newton + 19.6 Newton = 29.4 Newton
Hướng của N2 là hướng lên trên.
3. Một vật nằm trên mặt bàn. Khối lượng của vật là 2 kg, gia tốc trọng trường là 9.8 m/s² . Độ lớn của lực F là 10 Newton. Tìm độ lớn và hướng của lực pháp tuyến do mặt bàn tác dụng lên vật.
Dung dịch
Đã biết:
Khối lượng của vật (m) = 2 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/ s²
Khối lượng (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newton
Lực F (F) = 10 Newton
Cần tìm : độ lớn và hướng của lực pháp tuyến (N)
Giải pháp:
Hướng của lực pháp tuyến là hướng lên trên.
Độ lớn của lực pháp tuyến:
∑ F = 0
N – F – w = 0
N = F + w
N = 10 Newton + 20 Newton
N = 30 Newton
4. Một vật nằm trên mặt bàn. Khối lượng của vật là 1 kg, gia tốc trọng trường là 9,8 m/s² , lực F₁ là 10 N và lực F₂ là 20 N. Xác định độ lớn và hướng của lực pháp tuyến do mặt bàn tác dụng lên vật. g = 9.8 m/ s²
Dung dịch
Đã biết:
Khối lượng (m) = 1 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/ s²
Khối lượng (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
F1 = 10 Newton
F2 = 20 Newton
Cần tìm: độ lớn và hướng của lực pháp tuyến (N)
Giải pháp:
Hướng của lực pháp tuyến là hướng lên trên.
Độ lớn của lực pháp tuyến:
∑ F = 0
N – F 2 – w + F 1 = 0
N = F 2 + w – F 1
N = 20 Newton + 9.8 Newton – 10 Newton
N = 19.8 Newton
5. Khối lượng của vật (m) = 2 kg, gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/s² , góc = 30 ° . Tìm độ lớn và hướng của lực pháp tuyến tác dụng lên vật.
Giải pháp:
w là trọng lượng, w x là thành phần trọng lượng theo phương ngang, w y là thành phần trọng lượng theo phương thẳng đứng, N là lực pháp tuyến.
Đã biết:
khối lượng (m) = 2 kg
gia tốc trọng trường (g) = 9.8 m/ s²
trọng lượng (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newton
w x = w sin 60 o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 Newton
w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newton
Cần tìm: lực pháp tuyến (N)
Giải pháp:
∑ F = 0
N – w y = 0
N = w y
N = 9.8 Newton
[wpdm_package id = '467 ′]
- Khối lượng và trọng lượng
- Lực lượng bình thường
- Định luật chuyển động thứ hai của Newton
- Lực ma sát
- Chuyển động trên bề mặt nằm ngang không có lực ma sát
- Chuyển động của hai vật có cùng gia tốc trên bề mặt ngang nhám có lực ma sát.
- Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng không có lực ma sát
- Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng nhám có lực ma sát
- Chuyển động trong thang máy
- Sự chuyển động của các vật thể được liên kết với nhau bằng dây và ròng rọc.
- Hai vật có cùng độ lớn gia tốc
- Làm tròn đường cong phẳng – động lực học của chuyển động tròn
- Vượt qua khúc cua nghiêng – động lực học của chuyển động tròn
- Chuyển động đều trên một vòng tròn nằm ngang
- Lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều
