Lực căng dây có đặc điểm nào sau đây? Giải thích

Trả lời nhanh

Lực căng dây có điểm đặt ở hai đầu dây, tại chỗ dây tiếp xúc với vật; phương trùng với chính sợi dây; chiều hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của dây, tức là kéo vật về phía dây. Phương án nêu điểm đặt ở hai đầu dây, chỗ tiếp xúc với vật là đặc điểm đúng của lực căng dây.

Lực căng dây là gì?

Khi một sợi dây bị kéo căng, các phần của dây giằng co nhau và tác dụng lực kéo lên những vật gắn ở đầu dây. Lực kéo đó gọi là lực căng dây, kí hiệu thường dùng là T hoặc F_c. Đơn vị là niutơn (N).

Một cách nghĩ dễ nhớ: dây chỉ biết kéo, không biết đẩy. Vì vậy, lực căng dây luôn kéo vật lại phía sợi dây chứ không bao giờ đẩy vật ra xa.

Bốn đặc điểm của lực căng dây

Yếu tố	Đặc điểm
Điểm đặt	Ở hai đầu dây, tại chỗ dây tiếp xúc với vật.
Phương	Trùng với chính sợi dây.
Chiều	Hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của dây (kéo vật về phía dây).
Độ lớn	Phụ thuộc vào trạng thái chuyển động của vật; với dây nhẹ không giãn, lực căng có độ lớn như nhau dọc theo dây.

Phân tích từng đặc điểm

Điểm đặt

Lực căng chỉ xuất hiện ở chỗ dây tiếp xúc với vật, nên ta đặt lực tại điểm buộc dây vào vật. Khi vẽ hình, em vẽ mũi tên xuất phát từ điểm buộc đó chứ không vẽ từ trọng tâm vật.

Phương

Dây mềm nên chỉ có thể kéo dọc theo chính nó. Do đó phương của lực căng luôn trùng với phương sợi dây. Nếu dây nghiêng thì lực căng cũng nghiêng.

Chiều

Tại mỗi đầu dây, lực căng hướng vào phía trong sợi dây. Nếu một vật treo dưới dây thì lực căng tác dụng lên vật hướng lên trên, còn lực tác dụng lên trần hướng xuống dưới. Đây là hai lực của cặp lực và phản lực.

Độ lớn

Độ lớn không cố định mà tuỳ bài toán. Với vật treo đứng yên, lực căng cân bằng với trọng lực. Với vật chuyển động có gia tốc, lực căng được tìm từ định luật II Newton.

Vì sao các phương án khác dễ bị loại?

Những phát biểu cho rằng lực căng đẩy vật ra xa dây đều sai vì dây không thể đẩy.
Những phát biểu cho rằng phương của lực căng vuông góc với dây đều sai vì phương luôn dọc theo dây.
Những phát biểu gán cho lực căng một độ lớn cố định trong mọi trường hợp là sai vì độ lớn phụ thuộc điều kiện chuyển động.

Ví dụ tính độ lớn lực căng

Ví dụ 1: Treo một vật khối lượng 2 kg vào sợi dây nhẹ, đứng yên. Lấy g = 9,8 m/s². Vật cân bằng nên T = P = mg = 2 × 9,8 = 19,6 N.

Ví dụ 2: Kéo vật 2 kg đó đi lên nhanh dần đều với gia tốc 1 m/s². Theo định luật II Newton, T − P = ma, suy ra T = m(g + a) = 2 × (9,8 + 1) = 21,6 N. Lực căng lớn hơn trọng lực vì dây phải vừa đỡ vật vừa làm vật tăng tốc.

Ví dụ 3: Hạ vật xuống nhanh dần đều với gia tốc 1 m/s². Khi đó T = m(g − a) = 2 × (9,8 − 1) = 17,6 N, nhỏ hơn trọng lực.

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

Mẹo nhớ: dây chỉ kéo, kéo dọc theo dây, kéo về phía dây.
Lỗi hay gặp: coi lực căng luôn bằng trọng lực. Điều này chỉ đúng khi vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều theo phương thẳng đứng.
Lỗi khác: quên phân tích lực theo hai phương khi dây nghiêng.

Bài luyện tập

Một vật nặng 3 kg treo thẳng đứng, đứng yên. Tính lực căng dây (g = 9,8 m/s²). Đáp án: T = 3 × 9,8 = 29,4 N.
Cũng vật đó được kéo lên chậm dần đều với gia tốc 0,5 m/s². Tính T. Đáp án: T = m(g − a) = 3 × (9,8 − 0,5) = 27,9 N.
Vì sao ta không thể dùng dây để đẩy một chiếc xe? Đáp án: Dây mềm, chỉ truyền được lực kéo dọc theo nó, không truyền được lực đẩy.

Câu hỏi thường gặp

Lực căng dây có phương như thế nào?

Phương của lực căng dây trùng với phương của chính sợi dây, vì dây mềm chỉ truyền được lực kéo dọc theo nó.

Lực căng dây có chiều ra sao?

Chiều hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của dây, tức là kéo vật về phía sợi dây.

Lực căng dây có luôn bằng trọng lực không?

Không. Chỉ khi vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều theo phương thẳng đứng thì lực căng mới bằng trọng lực.

Đơn vị của lực căng dây là gì?

Lực căng dây được đo bằng niutơn, kí hiệu N, giống như mọi lực khác.