Lực kéo – Hiểu về công thức, đặc điểm và tính chất độc đáo của lực kéo

Lực kéo - Hiểu về công thức, đặc điểm và tính chất độc đáo của lực kéo

lực kéo

Lực kéo là một khái niệm không còn xa lạ với chúng ta, xuất hiện hằng ngày trong cuộc sống. Chúng ta có thể thấy lực kéo khi ta kéo một vật nào đó, hay trong các bài toán về dao động điều hòa và con lắc lò xo. Hôm nay, mời các bạn cùng Sửa Xe Máy TPHCM Uy Tín Sửa Xe Máy 24h Sài Gòn Lưu Động tìm hiểu về lực kéo, từ công thức tính đến những đặc điểm độc đáo của nó.

Tổng quan về lực kéo

Định nghĩa

Lực kéo (hay còn được gọi là lực hồi phục) là lực xuất hiện khi vật rời khỏi vị trí cân bằng và có xu hướng kéo vật về lại vị trí cân bằng.

Lực hồi phục là nguyên nhân tạo ra dao động điều hòa của vật.

Đặc điểm

Lực kéo được xác định bởi những đặc điểm sau:

  • Lực kéo có xu hướng đưa vật về vị trí cân bằng, do đó luôn có chiều hướng về vị trí cân bằng.
  • Lực kéo có thể được tính bằng công thức của định luật II Newton.
  • Độ lớn của lực kéo luôn tỉ lệ với độ lớn của li độ của vật hoặc phụ thuộc vào độ cứng của lò xo.
  • Lực kéo luôn ngược pha với li độ x.

Lực kéo có chiều hướng về vị trí cân bằng
Lực kéo có chiều hướng về vị trí cân bằng

Lực kéo về trong dao động điều hòa

Lực kéo về trong dao động điều hòa là lực biến đổi theo thời gian và ngược pha với li độ x.

Công thức tính lực kéo về là: F = -kx = -m2x

READ  Nhớt Liqui Moly Molygen Scooter 5w30: Chăm sóc tối ưu cho xe tay ga của bạn!

Trong đó:

  • F là lực kéo về (N)
  • k là độ cứng (N/m)
  • ω là tần số góc (rad/s)
  • x là li độ (m)

Lưu ý:

  • Lực kéo về đạt giá trị cực đại (Fmax = kA) tại biên âm và biên dương, và đạt giá trị cực tiểu (F min = 0) tại vị trí cân bằng.
  • Lực kéo về có giá trị cực đại tại biên âm và giá trị cực tiểu tại biên dương.
  • Khi lực kéo tăng từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại, vật sẽ di chuyển từ biên dương về biên âm hoặc vận tốc sẽ giảm từ 0 (biên dương) về giá trị cực tiểu (vật di chuyển qua vị trí cân bằng theo chiều âm) rồi tăng lên 0 (biên âm).

Lực kéo tác dụng lên con lắc đơn

Công thức tính lực kéo tác dụng lên con lắc đơn là: Pt = – mgsin∝

Trong đó:

  • m là khối lượng của vật (kg)
  • g là gia tốc trọng trường (m/s)
  • ∝ là li độ góc (rad)

Tuy nhiên, khi độ lệch góc nhỏ (góc ∝ thường nhỏ hơn 10 độ), ta có thể xem sin∝ = ∝. Vì vậy, công thức có thể được rút gọn thành Pt = – mg.

Lực kéo về trong con lắc lò xo

Con lắc lò xo nằm ngang

Phương: Nằm ngang
Chiều: Hướng về vị trí cân bằng
Độ lớn: F = |kx|
Công thức: F = -kx

Lưu ý:

  • Chiều dương từ trái sang phải.
  • Trong trường hợp con lắc lò xo nằm ngang (nếu bỏ qua ma sát), lực kéo về chính là lực đàn hồi (F đàn hồi = -kx = F kéo về). Điều này được chứng minh bởi tất cả các giá trị có độ lớn và giá trị bằng nhau và đều có xu hướng đưa vật về vị trí cân bằng, do đó nó cũng là lực hồi phục và nguyên nhân tạo ra dao động điều hòa.
  • Lực kéo về đạt giá trị cực đại tại biên âm và giá trị cực tiểu tại biên dương.
  • Lực phục hồi đạt độ lớn cực đại tại hai biên và đạt độ lớn cực tiểu tại vị trí cân bằng.
READ  Giá xe Vario 125 phiên bản 2023 mới nhất hôm nay tại đại lý

Con lắc lò xo thẳng đứng

Phương: Thẳng đứng
Chiều: Hướng về vị trí cân bằng
Độ lớn: F = |kx|
Công thức: F = -kx

Lưu ý:

  • Chiều dương có thể hướng từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên trên.
  • Ở trường hợp này, lực đàn hồi và lực kéo về là hai lực khác nhau.

Ví dụ chứng minh: Khi con lắc lò xo ở vị trí cân bằng, lúc này lò xo đã bị dãn ra một đoạn ∆x. Lực đàn hồi tác đụng lên lò xo là Fk = k∆x. Tuy nhiên, khi ở vị trí cân bằng (x=0), lực phục hồi của con lắc lò xo là F = 0. Do đó, ở trường hợp này, lực đàn hồi và lực hồi phục là hai lực khác nhau tác đụng lên con lắc lò xo.

  • Nếu chiều dương được xác định hướng từ trên xuống, lực đàn hồi đạt giá trị cực tiểu tại biên dương.
  • Nếu chiều dương được xác định hướng từ dưới lên trên, lực đàn hồi đạt giá trị cực đại tại biên âm.

Phân biệt lực kéo về và lực đàn hồi

Các đặc điểm so sánh

Lực đàn hồi Lực kéo về
Bản chất Xuất hiện khi vật bị biến dạng Xuất hiện khi vật rời khỏi vị trí cân bằng
Tác dụng Giúp vật trở về hình dạng ban đầu Giúp đưa vật về vị trí cân bằng và duy trì chuyển động của vật
Mốc xác định Vị trí vật chưa bị biến dạng Vị trí cân bằng
Công thức F = k. độ biến dạng
Độ lớn Tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo Tỉ lệ với li độ của vật, con lắc
READ  HONDA SH350i - Đẳng cấp và sang trọng

Lực đàn hồi giúp lò xo trở về vị trí ban đầu khi thả tay ra
Lực đàn hồi giúp lò xo trở về vị trí ban đầu khi thả tay ra

Lực kéo khi tác động lên dây thừng giúp duy trì chuyển động của hai đội chơi
Lực kéo khi tác động lên dây thừng giúp duy trì chuyển động của hai đội chơi

Những lưu ý về lực kéo

  • Đặt chiều âm, chiều dương phù hợp với bài toán.
  • Chú ý đến vector chỉ lực phục hồi.
  • Lưu ý độ lớn và giá trị của lực phục hồi là hai giá trị hoàn toàn khác nhau.

Chúng tôi đã giải đáp mọi thắc mắc về lực kéo. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ về khái niệm, công thức và những đặc điểm độc đáo của lực kéo về.

BÀI VIẾT KHÁC CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM:

  • Quán tính – Lực quán tính và những kiến thức cần biết
  • Hệ số ma sát là gì? Lực ma sát là gì?
  • Áp lực là gì? Định nghĩa chính xác nhất về áp lực
  • Lực điện từ là gì? Công thức và đặc điểm của lực điện từ

Cập nhật lúc 10:30 – 16/10/2023