Một người nhảy dù có khối lượng tổng cộng 100 kg. Trong thời gian đầu (khoảng vài giây) kể từ khi bắt đầu nhảy xuống, người này chưa mở dù và rơi dưới tác dụng của trọng lực. Khi người đó mở dù, lực tác dụng của dù lên người là 2000 N hướng lên.

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên người nhảy dù khi mở dù.

b) Xác định hợp lực tác dụng lên người nhảy dù khi mở dù.

c) Người sẽ chuyển động như thế nào kể từ khi mở dù?

* Lời giải:

Trọng lượng tổng cộng của người nhảy dù: P = mg = 1000 N.

a) Người nhảy dù chịu tác dụng của trọng lực và lực cản của không khí.

b) Hợp lực tác dụng lên người nhảy dù hướng lên và có độ lớn:

F = 2000 – 1000 = 1000 N.

c) Khi chưa mở dù, người nhảy dù chuyển động nhanh dần đều dưới tác dụng của trọng lực (rơi tự do). Sau khi mở dù, người nhảy dù sẽ chuyển động chậm dần đều với gia tốc: $a=\frac{-F}{m}=\frac{-1000}{100}=-10 m/s^2$

* Phương pháp giải:

Các lực tác dụng lên người nhảy dù

Tính hợp lực tác dụng lên người nhảy dù

Tính gia tốc của người nhảy dù sau khi mở dù

* Lý thuyết nắm thêm:

I. Tổng hợp lực – Hợp lực tác dụng

- Tổng hợp lực là phép thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy.

- Lực thay thế gọi là hợp lực.

- Về mặt toán học, ta có thể tìm hợp lực bằng phép cộng vectơ

$\overrightarrow{\text{ F}}\text{ =}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{1}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{2}}}\text{ +}\overrightarrow{{\text{ F}}_{\text{3}}}\text{ +}...$

1. Tổng hợp hai lực cùng phương

- Nếu 2 lực tác dụng lên cùng một vật có cùng phương, cùng chiều thì hợp lực là một vectơ có

+Phương, chiều: Cùng chiều với các lực thành phần

+Độ lớn: bằng tổng độ lớn của hai lực thành phần

+ Điểm đặt: Đặt tại vật

- Nếu 2 lực tác dụng lên cùng một vật có cùng phương, ngược chiều thì hợp lực là một vectơ có

+ Phương, chiều: Cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn

+ Độ lớn: là giá trị tuyệt đối hiệu của hai lực

+ Điểm đặt: Đặt tại vật

2. Tổng hợp hai lực đồng quy – Quy tắc hình bình hành

- Tổng hợp lực của hai lực đồng quy tuân theo quy tắc hình bình hành.

+ Bước 1: Dời hai vectơ $\stackrel{\rightharpoonup }{F_1}$ và $\stackrel{\rightharpoonup }{F_2}$ trượt trên giá của chúng đến khi gốc của hai vectơ đồng quy tại O.

+ Bước 2: Vẽ một hình bình hành có hai cạnh liền kề trùng với hai vectơ $\stackrel{\rightharpoonup }{F_1}$và $\stackrel{\rightharpoonup }{F_2}$

+ Bước 3: Vẽ đường chéo hình bình hành có cùng gốc O. Vectơ hợp lực $\stackrel{\rightharpoonup }{F}$ trùng với đường chéo này

II. Các lực cân bằng và không cân bằng

1. Các lực cân bằng

- Xét trường hợp một vật đứng yên dưới tác dụng của nhiều lực, khi đó tổng hợp tác dụng lên vật bằng 0. Ta nói các lực tác dụng lên vật là các lực cân bằng và vật ở trạng thái cân bằng

$\stackrel{\rightharpoonup }{F}={\stackrel{\rightharpoonup }{F}}_1+{\stackrel{\rightharpoonup }{F}}_2+{\stackrel{\rightharpoonup }{F}}_3+...=\stackrel{\rightharpoonup }{0}$

Ví dụ

Quan sát một quyển sách đang nằm yên trên bàn, quyển sách đang chịu tác dụng của hai lực cân bằng vì tổng hợp hai lực tác dụng lên sách bằng không, quyển sách nằm yên.

2. Các lực không cân bằng

Khi hợp lực của các lực khác 0 thì các lực này không cân bằng. Hợp lực hay các lực không cân bằng này tác dụng vào một vật có thể làm thay đổi vận tốc của vật.

Chiếc xe chịu tác dụng của các lực không cân bằng

III. Phân tích lực

- Phân tích lực là phép thay thế một lực thành hai lực thành phần có tác dụng giống hệt như lực ấy.

- Thường thì người ta phân tích lực thành hai lực vuông góc với nhau để lực thành phần này không có tác dụng theo phương của lực thành phần kia.

- Chỉ khi xác định một lực có tác dụng theo hai phương vuông góc nào thì mới phân tích lực theo hai phương vuông góc đó.

Ví dụ: Xét một vật đang trượt trên mặt phẳng nghiêng, nhẵn. Trọng lực $\overrightarrow{\mathrm{P}}$ có tác dụng: một mặt nó ép vật vào mặt phẳng nghiêng, mặt khác nó kéo vật theo mặt phẳng xuống dưới. Vì thế ta phân tích trọng lực $\overrightarrow{\mathrm{P}}$ theo hai phương vuông góc.

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết:

Lý thuyết Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực - Vật lí 10 Kết nối tri thức

300 câu trắc nghiệm Vật Lí 10 Chương 3 có đáp án Kết nối tri thức, Chân trời sáng tạo, Cánh diều