Giải bài tập SGK Vật lý 8 Bài 5: Sự cân bằng lực- Quán tính

Hãy kể tên và biểu diễn các lực tác dụng lên quyển sách, quả cầu và quả bóng trên hình vẽ có trọng lượng lần lượt là 3N; 0,5N; 5N, bằng các vectơ lực. Nhận xét về điểm đặt, cường độ, phương, chiều của hai lực cân bằng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm lực là một đại lượng vecto được biểu diễn bằng một mũi tên có:

 + Gốc là điểm đặt của lực.

 + Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực.

 + Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước.

Hướng dẫn giải

a) Các lực tác dụng lên cuốn sách:

• Trọng lực \(\vec P\) hướng thẳng đứng xuống dưới.
• Lực nâng \(\vec Q\) của mặt bàn (phản lực) hướng thẳng đứng lên trên.

b) Các lực tác dụng lên quả cầu:

• Trọng lực \(\vec P\) hướng thẳng đứng xuống dưới.
• Lực căng \(\vec T\) của dây treo hướng thẳng đứng lên trên.

c) Các lực tác dụng lên quả bóng:

• Trọng lực \(\vec P\) hướng thẳng đứng xuống dưới.
• Lực nâng \(\vec Q\) của mặt sân (phản lực) hướng thẳng đứng lên trên.

Nhận xét: Mỗi cặp lực này là hai lực cân bằng. Chúng có cùng điểm đặt (đặt tại tâm của vật), cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

Quan sát thí nghiệm hình 5.3 và cho biết tại sao quả cân A đứng yên?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về trọng lực, lực căng dây và hai lực cân bằng.

Hướng dẫn giải

Quả cân A ban đầu đứng yên vì chịu tác dụng của hai lực : Trọng lực \({\vec P_A}\) và sức căng \(\vec T\) của dây, hai lực này cân bằng (do T = P_B mà P_B = P_A nên \(\vec T\) cân bằng với \({\vec P_A}\))

Đặt thêm một vật nặng A' lên quả cân A (H.5.3b). Tại sao quả cân A cùng với A' sẽ chuyển động nhanh dần?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm trọng lực \({\vec P_A}\) + \(\vec P{'}\)  lớn hơn so với lực căng dây \(\vec T\)

Hướng dẫn giải

• Khi chưa đặt A' lên trên A thì trọng lượng \({\vec P_A}\) bằng lực căng dây \(\vec T\)blàm cho quả cân A đứng yên.

• Đặt thêm một vât nặng A' lên quả cân A thì trọng lực \({\vec P_A}\) + \(\vec P{'}\)  lớn hơn so với lực căng dây \(\vec T\) do đó vật A và A' chuyển động nhanh dần xuông phía dưới.

Khi quả cân A chuyển động qua lỗ K thì vật nặng A' bị giữ lại (H.5.3c,d). Lúc này quả cân A còn chịu tác dụng của những lực nào?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần quan sát hình ảnh và vận dụng lý thuyết vật lý về các lực tác dụng lên vật.

Hướng dẫn giải

• Quả cân A' chuyển động qua lỗ K thì bị giữ lại.
• Khi đó tác dụng lên A chỉ còn hai lực, \({\vec F_A}\) và \(\vec T\) lại cân bằng nhau nhưng A vẫn tiếp tục chuyển động.
• Do A chịu tác dụng của lực quán tính.​

Hãy đo quãng đường đi được của quả cân A sau mỗi khoảng thời gian 2 giây, ghi vào bảng 5.1 và tính vận tốc của A.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

- Công thức tính vận tốc : v = s/t

trong đó: s là độ dài quãng đường đi được, t là thời gian để đi hết quãng đường đó.

Hướng dẫn giải

Các em đo, thảo luận thống nhất câu trả lời, vận tốc v được tính bằng công thức \(v = \frac{s}{t}\) và ghi kết quả vào bảng tính.

Búp bê đang đứng yên trên xe. Bất chợt đẩy xe chuyển động về phía trước (H.5.4). Hỏi búp bê sẽ ngã về phía nào? Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Khi có lực tác dụng, mọi vật không thể thay đổi vận tốc đột ngột được vì có quán tính.

Hướng dẫn giải

• Búp bê sẽ ngã về phía sau. Bởi vì khi xe đứng yên, búp bê đứng yên cùng với xe.
• Khi bất ngờ đẩy xe tới phía trước, phần chân của búp bê chuyển động tới phía trước cùng với xe nhưng phần thân của búp bê do có quán tính, nó lại muốn duy trì trạng thái đứng yên ban đầu, kết quả là búp bê bị ngã ra phía sau.

Đẩy cho xe và búp bê cùng chuyển động rồi bất chợt dừng xe lại. Hỏi búp bê sẽ ngã về phía nào? Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Khi có lực tác dụng, mọi vật không thể thay đổi vận tốc đột ngột được vì có quán tính.

Hướng dẫn giải

• Búp bê sẽ ngã về phía trước.
• Bởi vì khi xe chuyển động, búp bê cũng chuyển động cùng với xe. Khi xe dừng lại đột ngột, phần chân của búp bê dừng lại cùng với. xe nhưng phần thân của búp bê do có quán tính, nó lại muốn duy trì trạng thái chuyển động ban đầu, kết quả là búp bê bị ngã ra phía trước.

Hãy dùng khái niệm quán tính để giải thích các hiện tượng sau đây:

a) Khi ô tô đột ngột rẽ phải, hành khách trên xe bi nghiêng về phía trái.

b) Khi nhảy từ bậc cao xuống, chân ta bị gập lại.

c) Bút tắc mực, ta vẩy mạnh, bút lại có thể viết tiếp được.

d) Vì sao khi cán búa lỏng có thể làm chặt lại bằng cách gõ mạnh đuôi cán xuống đất?

e) Đặt một cốc nước lên tờ giấy mỏng. Giật nhanh tờ giấy ra khỏi đáy cốc thì cốc vẫn đứng yên. Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

• Dưới tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên; đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Chuyển động này được gọi là chuyển động theo quán tính.
• Khi có lực tác dụng, mọi vật không thể thay đổi vận tốc đột ngột được vì có quán tính.

Hướng dẫn giải

a) Khi ô tô đột ngột rẽ phải, hành khách trên xe bi nghiêng về phía trái.

Hành khách bị nghiêng về phía trái vì khi ô tô đột ngột rẽ phải, do có quán tính, họ không thể đổi hướng chuyển động ngay mà tiếp tục chuyển động như cũ.

b) Khi nhảy từ bậc cao xuống, chân ta bị gập lại.

Khi nhảy từ bậc cao xuống, chân chạm đất sẽ dừng lại ngay, nhưng người còn tiếp tục chuyển động theo quán tính nên chân bị gập lại.

c) Bút tắc mực, ta vẩy mạnh, bút lại có thể viết tiếp được.

Bút tắc mực, khi ta vẩy mạnh thì do có quán tính mà mực chuyển động xuống đầu ngòi bút nên bút lại có mực.

d) Vì sao khi cán búa lỏng có thể làm chặt lại bằng cách gõ mạnh đuôi cán xuống đất?

Khi gõ mạnh đuôi cán búa xuống đất thì cán búa và đầu búa đều chuyển động đi xuống. Cán búa chạm đất dừng lại đột ngột trong khi đầu búa tiếp tục chuyển động đi xuống do quán tính nên đầu búa làm cho búa chắc hơn.

e) Đặt một cốc nước lên tờ giấy mỏng. Giật nhanh tờ giấy ra khỏi đáy cốc thì cốc vẫn đứng yên. Tại sao?

Cốc vẫn đứng yên vì do quán tính mà nó chưa thể thay đổi vận tốc được ngay.