Một vật đứng yên chỉ chịu tác dụng của ba lực có độ lớn lần lượt là F1 = 12 N, F2 = 16N và F3 = 20N. Xét tính đúng/sai của các phát biểu sau:
Lời giải chi tiết
Để xét tính đúng/sai của các phát biểu, trước tiên ta phải sử dụng quy tắc hình bình hành để xét các lực có thể cân bằng với nhau hay không.
Vì vật đứng yên dưới tác dụng của ba lực nên tổng hợp lực bằng 0. Với ba lực \\(\vec{F}_1\\), \\(\vec{F}_2\\), và \\(\vec{F}_3\\), đa thức tổng có thể phân tích như sau:
\( \overrightarrow{F}_1 + \overrightarrow{F}_2 + \overrightarrow{F}_3 = 0 \).
Nếu \( \overrightarrow{F}_2 + \overrightarrow{F}_3 = -\overrightarrow{F}_1 \) thì \( F_1 = |\overrightarrow{F}_2 + \overrightarrow{F}_3| \).
Độ lớn hợp lực của \( \overrightarrow{F}_2 \) và \( \overrightarrow{F}_3 \):
\( |\overrightarrow{F}_2 + \overrightarrow{F}_3| = \sqrt{F_2^2 + F_3^2 + 2F_2F_3 \cos\theta} \)
Để cân bằng với \( F_1 \), phương trình:\( \sqrt{16^2 + 20^2 + 2 \cdot 16 \cdot 20 \cos\theta} = 12 \)
Giải ra thấy rằng phương trình không thể thỏa mãn. Do đó, phát biểu này là sai.
Khi \( \overrightarrow{F}_2 \) không còn, ta xét hợp lực của \( \overrightarrow{F}_1 \) và \( \overrightarrow{F}_3 \):
\( |\vec{F}_1 + \vec{F}_3| = \sqrt{F_1^2 + F_3^2 + 2F_1F_3 \cos \theta} \)
Do không có thông tin về góc, ta nhìn thấy rõ hợp lực này khác 0, do đó vật sẽ không còn đứng yên. Phát biểu này là đúng.
Ta sử dụng điều kiện cân bằng: \( F_3 = \sqrt{F_1^2 + F_2^2} \).
Nếu \( \theta = 90° \):
\( F_3 = \sqrt{12^2 + 16^2} = \sqrt{144 + 256} = 20 \) (đúng bằng \( F_3 \)).
Vì vậy, phát biểu này là đúng.
Hợp lực lớn nhất khi \( \theta = 0 \):
\( |\overrightarrow{F}_1 + \overrightarrow{F}_3| = F_1 + F_3 = 32N \).
Phát biểu này là đúng.
Chú ý khi giải