Bài 17: Trọng lực và lực căng

1. Kiến thức trọng tâm

Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật, kí hiệu $\vec{P}$, có điểm đặt tại trọng tâm của vật, hướng thẳng đứng xuống dưới và độ lớn là $P = m g$, trong đó $m$ là khối lượng của vật và $g$ là gia tốc rơi tự do. Trọng lượng của vật là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật, đo bằng lực kế.

Lực căng là lực xuất hiện khi một sợi dây, sợi cáp hoặc lò xo bị kéo căng. Lực căng có điểm đặt tại điểm tiếp xúc giữa dây và vật, hướng dọc theo dây, hướng ra khỏi vật. Khi dây nhẹ, không giãn và vắt qua ròng rọc nhẹ, lực căng có độ lớn như nhau ở mọi điểm trên dây. Trong nhiều bài toán, vật treo đứng yên thì lực căng cân bằng với trọng lực nên $T = P = m g$. Lực căng cũng xuất hiện trong các bài toán về chuyển động của hệ vật nối với nhau bằng dây.

2. Ví dụ minh họa

Một đèn trang trí có khối lượng $1,5\ \text{kg}$ được treo đứng yên bằng một sợi dây nhẹ. Lấy $g = 10\ \text{m/s}^2$. Tính trọng lực tác dụng lên đèn và lực căng của dây.

Lời giải. Trọng lực tác dụng lên đèn: $P = m g = 1,5 \cdot 10 = 15\ \text{N}$, hướng xuống dưới. Vì đèn đứng yên nên hợp lực bằng không, lực căng cân bằng với trọng lực. Vậy lực căng của dây là $T = 15\ \text{N}$, hướng lên trên.

3. Ghi nhớ

• Trọng lực: $\vec{P}$ hướng xuống, $P = m g$.
• Lực căng dọc theo dây, hướng ra khỏi vật.
• Vật treo đứng yên thì $T = P = m g$.