Bài 17.11 trang 31, 32, 33 SBT Vật lý 10 - Kết nối tri thức: Một ngọn đèn có khối lượng m = 1,2 kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi dây...

Một ngọn đèn có khối lượng m = 1,2 kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi dây. Biết dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 10 N. Lấy g = 10 m/s².

a) Chứng minh rằng không thể treo ngọn đèn này vào một đầu dây.

b) Người ta đã treo đèn này bằng cách luôn sợi dây qua một cái móc của đèn và hai đầu dây được gắn chặt trên trần nhà (Hình 17.4). Hai đầu dây có chiều dài bằng nhau và hợp với nhau một góc bằng 60°. Tính lực căng của mỗi nủa sợi dây.

Phương pháp giải :

a) Tính trọng lượng cảu ngọn đền theo công thức: P = mg. So sánh P với T để kết luận.

b) Viết phương trình cân bằng lực: \(\overrightarrow {{T_1}} + \overrightarrow {{T_2}} + \overrightarrow P = \overrightarrow 0 \).

Tổng hợp các lực theo quy tắc hình bình hành.

Chọn chiều dương là chiều thẳng đứng hướng xuống.

Chiếu lên chiều (+) của trục, tính độ lớn T₁ = T₂ = Ttheo P.

Lời giải chi tiết:

a) TA có trọng lượng của ngọn đèn: P = 12 N.

Do đó, khi treo ngọn đèn vào một đầu dây thì lực căng dây T = P = 12 N (lớn hơn 10 N), nên không thể treo ngọn đèn này vào một đầu dây.

b) Ta có phương trình cân bằng lực: \(\overrightarrow {{T_1}} + \overrightarrow {{T_2}} + \overrightarrow P = \overrightarrow 0 \) ⬄ \(\overrightarrow {{T_1}} + \overrightarrow {{T_2}} = - \overrightarrow P \)

Khi đèn cân bằng, các lực tác dụng lên đèn được biểu diễn như hình vẽ.

Chọn chiều dương là chiều thẳng đứng hướng xuống.

Chiếu lên chiều (+) của trục:

Ta có: T₁ = T₂ = T = \(\frac{P}{{2\cos {{30}^o}}}\)= 4\(\sqrt 3 \)N.

Vậy lực căng của mỗi sợi dây là 4\(\sqrt 3 \)N.