Bài 3.5 trang 35 Sách BT Lý lớp 10 Nâng cao: Tính lực căng của sợi dây....

Một vật nhỏ S khối lượng m được treo ở đầu một sợi chỉ mảnh. Vật S bị hút bởi một thanh thủy tinh hữu co nhiễm điện. Lực hút của thanh thủy tinh có phương nằm ngang. Vật S nằm cân bằng khi sợi chỉ làm một góc $\alpha$ với phương thẳng đứng.

a) Lập bảng liệt kê với các lực đặt lên vật S.

b) Xác định góc $\alpha$ theo các lực.

c) Tính lực căng của sợi dây.

Cho biết : m = 0,5g ; F = 3.10^-3 N; lấy g = 10g/s².

a) Liệt kê các lực đặt lên vật :

- Trọng lực $\overrightarrow P$ đặt ở trọng tâm, hướng thẳng đứng xuống dưới ;

- Lực căng $\overrightarrow T$ có phương của sợi dây, hướng lên phía trên ;

- Lực điện $\overrightarrow F$ có phương nằm ngang, kéo vật làm dây lệch khỏi phương thẳng đứng ( xem Hình 3.4G).

b) Do vật nằm cân bằng, ta có :

$\overrightarrow P  + \overrightarrow T  + \overrightarrow F  = \overrightarrow 0$          (1)

Chọn một hệ tọa độ xOy, có gốc trùng với vật, trục Ox nằm ngang hướng theo chiều lực $\overrightarrow F$, trục Oy thẳng đứng lên trên. Phương trình vec tơ (1) có hai thành phần là :

- Trên trục Ox : $0 + ( - T.\sin \alpha ) + F = 0$   (2)

- Trên trục Oy : $- P + T.\cos \alpha  + 0 = 0$      (3)

Từ hai phương trình (2) và (3), ta suy ra :

$\tan \alpha  = {F \over P}$

Thay các giá trị P và F vào công thức trên, ta được :

$\tan \alpha  = {{{{3.10}^{ - 3}}} \over {{{5.10}^{ - 3}}}} = 0,6,$ hay $\alpha  \approx {31^0}$

c) Lực căng của sợi dây :

$T = {F \over {\sin \alpha }} = {{{{3.10}^{ - 3}}} \over {\sin {{31}^0}}} = 5,{8.10^{ - 3}}N$