Lực căng dây là gì?
Lực căng dây là một lực được tạo ra bởi một sợi dây, sợi cáp hay các vật thể tương tự lên một hoặc nhiều vật khác. Bất cứ thứ gì khi được kéo, treo, trợ lực hay đung đưa trên một sợi dây đều sinh ra lực này.
+ Ký hiệu và đơn vị: Được ký hiệu là T và đơn vị tính là Niutơn, ký hiệu là N.
Ví dụ về lực căng dây
Để có thể hình dung rõ hơn về lực căng dây thì bạn có thể tham khảo những ví dụ sau đây. Cụ thể:
- Khi ta phơi áo quần trên dây làm bằng cao su. Tại những điểm ( bất kì trên dây) mà ta treo , dây sẽ có xu hướng hơi chùng xuống. Đó là do tính chất của lực căng này
- Kéo vật bằng ròng rọc
- Chuyển động của con lắc đơn được treo vào một sợi dây không dãn.
- Ta có thể dùng cách buộc căng dây vào hai điểm cố định và cắt dây tại một điểm bất kì sẽ thấy dây luôn bị kéo về 2 phía điểm cắt. Chứng tỏ lực xuất hiện tại mọi điểm trên dây.
Đặc điểm của lực căng dây
Nhiều người hẳn vẫn còn đang thắc mắc rằng là đặc điểm của lực này có những yếu tố gì? Nhằm giải đáp những điều mà bạn còn băn khoăn thì chúng tôi sẽ cung cấp đến bạn đặc điểm mà mỗi lực căng dây cần phải có. Đó chính là:
- Phương : cùng phương với dây khi bị căng.
- Chiều : ngược chiều hợp lực của ngoại lực tác dụng .
- Độ lớn: cùng độ lớn với độ lớn hợp lực của ngoại lực.
Bỏ qua khối lượng của dây và ma sát với ổ trục, lực có độ lớn như nhau ở các vị trí trên dây.
Công thức tính lực căng dây
Công thức tính lực căng của dây sẽ tùy theo từng trường hợp mà sẽ có những công thức khác nhau. Cụ thể như sau:
Trường hợp 1: Khi sợi dây kéo rất căng sẽ thay đổi trọng lượng và gia tốc của vật, và ảnh hưởng đến kết quả của lực căng dây thì có:
Công thức = gia tốc x khối lượng
Trường hợp 2: Yếu tố của gia tốc gây ra do trọng lượng, vật đang trong trạng thái nghỉ thì trong hệ vẫn sẽ chịu lực này. Và khi đó lực căng dây sẽ được tính theo công thức như sau:
T = (m.g) + (m.a)
Trong đó có:
- g là gia tốc do trọng lực của những vật trong hệ
- a là gia tốc riêng của vật
- T là lực căng dây
Trường hợp 3: Khi con lắc ở vị trí cân bằng, những lực tác dụng lên vật gồm trọng lực lực căng dây. Theo định luật II Newton ta có:
T + P =m.a
Chiếu lên chiều dương ta chọn, ta có công thức là:
T - P = m.a => T = m(g + a)
Trường hợp 4: Con lắc đơn chuyển động tròn đều trên mặt phẳng nằm ngang, những lực tác dụng lên vật bao gồm trọng lực, lực căng dây. Hợp lực của lực căng dây là trọng lực là hướng tâm. Do vậy, để tìm được lực căng dây ta có thể sử dụng những công thức như sau:
Áp dụng phương pháp hình học ta có:
Cosα = P/T => T = P/cosα
Áp dụng phương pháp chiếu: Đầu tiên phân tích lực căng dây thành 2 phần Tx, Ty theo trục tọa độ xOy đã chọn. Theo định luật II Newton ta có:
+
Chiếu (1) lên trục tọa độ xOy ta có:
= P
= m.
⇒ T =
Các công thức liên quan
Ngoài các công thức trên chúng ta còn có thêm nhiều công thức liên quan đến lực căng dây. Cụ thể như sau:
Khi hai quả cầu tích điện
T = ; tan
/P
Điều kiện cân bằng:
T + Fđ + P = 0
=> T = Fđ +P
Fđ ⊥ P => T =
Công thức xác định lực căng dây cực đại
= mg( 3 - 2 cos) > P
Con lắc đơn. Công thức xác định lực căng dây cực đại. Vật lý 10 - 12. Hướng dẫn chi tiết.
Trong đó :
- : lực căng dây cực đại (N)
- m : khối lượng quả nặng (kg).
- g : gia tốc trọng trường (m/).
- : góc lệch cực đại của dây treo so với phương thẳng đứng (deg) hoặc (rad) .
Nhận xét: Trong quá trình dao động. Lực căng dây cực đại sẽ ở vị trí cân bằng.
Công thức xác định lực căng dây cực tiểu
= mg.cos < P
Trong đó :
- : lực căng dây cực tiểu (N)
- m : khối lượng quả nặng (kg).
- g : gia tốc trọng trường (m/).
- : góc lệch cực đại của dây treo so với phương thẳng đứng (deg) hoặc (rad) .
Nhận xét: Trong quá trình dao động. Lực căng dây cực tiểu ở vị trí biên.
Các lực không sinh công
==0.
- Do phản lực vuông góc với phương chuyển động: = 0
- Lực căng dây luôn vuông góc với vec to chuyển động: = 0
- Khi vật chuyển động tròn đều: = 0
Dây treo chịu tác dụng của lực từ
2T = R = = với tan/P
Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang và trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống.
Khi cân bằng thì hợp lực sẽ là: R = F + P
Điều kiện cân bằng: 2T = R = với tan/P
Trên đây là những kiến thức về lực căng dây mà AME Group đã tổng hợp được. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và làm việc. Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại trong những bài chia sẻ bổ ích tiếp theo của chúng tôi.
