MasterSchool

Vật lý lớp 10 · KNTT · Chương 3

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 17: Trọng lực và lực căng

Chương 3: Động lực học · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Bài 17: Trọng lực và lực căng SGK Kết nối tri thức. Phân biệt trọng lực (vectơ lực hấp dẫn của Trái Đất) và trọng lượng (độ lớn), khái niệm trọng tâm của vật và đặc điểm của lực căng dây đàn hồi.

Lớp

I. Trọng lực và Trọng lượng

1. Khái niệm trọng lực

Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật, gây ra cho vật gia tốc rơi tự do g⃗\vec{g}. Trọng lực được kí hiệu là P⃗\vec{P}:

P⃗=mg⃗\vec{P} = m\vec{g}
  • Phương: Thẳng đứng (phương của dây dọi).
  • Chiều: Hướng từ trên xuống dưới (hướng về tâm Trái Đất).
  • Điểm đặt: Đặt tại trọng tâm của vật (tâm đối xứng của các vật đồng chất có hình dạng hình học đối xứng).

2. Phân biệt Trọng lực và Trọng lượng

Tiêu chí Trọng lực (P⃗\vec{P}) Trọng lượng (PP)
Bản chất Đại lượng vectơ (có phương, chiều, điểm đặt). Đại lượng vô hướng (chỉ có độ lớn).
Công thức P⃗=mg⃗\vec{P} = m\vec{g} P=mgP = mg
Ý nghĩa Lực hút của Trái Đất kéo vật rơi xuống. Độ lớn lực ép của vật lên sàn hoặc lực kéo dây treo khi vật đứng yên.

II. Lực căng của sợi dây

1. Khái niệm lực căng

Khi một sợi dây bị kéo căng bởi hai ngoại lực ở hai đầu, trong lòng sợi dây xuất hiện các lực đàn hồi chống lại sự kéo dãn đó. Lực này được gọi là lực căng của sợi dây, kí hiệu là T⃗\vec{T}.

2. Đặc điểm của lực căng dây

  • Điểm đặt: Đặt vào vật gắn ở đầu dây (chính là điểm tiếp xúc giữa dây và vật).
  • Phương: Trùng với phương của sợi dây.
  • Chiều: Hướng từ đầu dây vào phần giữa của sợi dây (hướng kéo vật về phía dây).
  • Quy ước dây lí tưởng: Nếu sợi dây nhẹ (khối lượng không đáng kể) và không co giãn thì lực căng tại mọi điểm dọc theo chiều dài sợi dây đều có cùng một độ lớn.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

  • Trọng lực (P⃗\vec{P}) là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật, gây ra gia tốc rơi tự do: P⃗=mg⃗\vec{P} = m\vec{g}.
  • Đặc điểm của trọng lực: Phương thẳng đứng; Chiều từ trên xuống dưới (hướng về tâm Trái Đất); Điểm đặt tại trọng tâm của vật.
  • Trọng lượng (PP) là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật: P=mgP = mg. Trọng lượng phụ thuộc vào vị trí địa lí và độ cao.
  • Lực căng dây (T⃗\vec{T}) xuất hiện tại mọi điểm dọc theo sợi dây khi bị kéo căng; điểm đặt tại điểm tiếp xúc, phương trùng với sợi dây, chiều hướng vào trong lòng sợi dây.

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Câu 1: Một phi hành gia có khối lượng 60 kg ở Trái Đất (g=9,8 m/s2g = 9,8 \, m/s^2). Khi lên Mặt Trăng (nơi có gia tốc trọng trường gMT=1,6 m/s2g_{MT} = 1,6 \, m/s^2), khối lượng và trọng lượng của phi hành gia thay đổi như thế nào?
Khối lượng đặc trưng cho lượng chất cấu tạo nên cơ thể nên không đổi: m=60 kgm = 60 \, kg. Trọng lượng ở Trái Đất: P=60×9,8=588 NP = 60 \times 9,8 = 588 \, N. Trọng lượng trên Mặt Trăng giảm đi đáng kể: PMT=60×1,6=96 NP_{MT} = 60 \times 1,6 = 96 \, N (giảm khoảng 6 lần, giúp phi hành gia bước đi nhẹ nhàng bồng bềnh).
Câu 2: Làm thế nào để xác định trọng tâm của một tấm bìa phẳng có hình dạng bất kì bằng thực nghiệm?
Ta dùng phương pháp dây dọi: Treo tấm bìa tại một điểm A bất kì gần mép, dùng dây dọi vẽ đường thẳng đứng đi qua A. Tiếp tục treo tấm bìa tại điểm B khác và vẽ đường dây dọi thứ hai. Giao điểm của hai đường thẳng này chính là trọng tâm của tấm bìa.
Câu 3: Một sợi dây chỉ chịu được lực căng tối đa 50 N. Người ta dùng dây này để treo một vật nặng 6 kg đứng yên (g=10 m/s2g = 10 \, m/s^2). Dây có bị đứt không?
Trọng lượng của vật: P=mg=6×10=60 NP = mg = 6 \times 10 = 60 \, N. Khi vật đứng yên, lực căng dây T=P=60 NT = P = 60 \, N. Vì lực căng T=60 NT = 60 \, N vượt quá giới hạn bền của dây (50 N50 \, N) nên sợi dây sẽ bị đứt ngay lập tức.
Câu 4: Tại sao các sợi dây cáp cầu treo thường phải được bện từ nhiều sợi thép nhỏ chịu xoắn?
Bện từ nhiều sợi thép nhỏ giúp dây cáp vừa có độ dẻo dai uốn cong linh hoạt, vừa phân bổ đều ứng suất lực căng dọc theo các sợi, chống hiện tượng nứt gãy mỏi kim loại và nâng cao khả năng chịu lực căng tổng hợp lên hàng nghìn tấn.

Đề luyện tập theo bài