Trả lời nhanh
Lực căng dây có bản chất là lực đàn hồi của dây bị dãn, đặt vào vật, phương trùng với dây, chiều kéo vật về phía dây. Câu sai là câu nói lực căng có thể đẩy vật, hoặc dây chùng vẫn có lực căng, hoặc lực căng luôn bằng trọng lượng vật. Hãy đối chiếu từng phương án với các tính chất ở bài dưới đây.
1. Những điều đúng về lực căng dây
Khi một sợi dây bị kéo căng, nó biến dạng (dãn ra rất ít) và xuất hiện lực chống lại sự biến dạng đó. Lực ấy gọi là lực căng dây, kí hiệu T, đơn vị niutơn (N).
- Bản chất: là lực đàn hồi, tương tự lực đàn hồi của lò xo bị dãn.
- Điểm đặt: đặt lên vật tại chỗ dây nối vào vật.
- Phương: trùng với phương của sợi dây.
- Chiều: hướng từ vật dọc theo dây, tức là kéo vật về phía sợi dây.
- Độ lớn: với dây nhẹ, không dãn, lực căng có cùng độ lớn tại mọi điểm trên dây (kể cả khi dây vắt qua ròng rọc nhẹ, bỏ qua ma sát).
- Điều kiện xuất hiện: chỉ có khi dây căng. Dây chùng thì lực căng bằng 0.
2. Những nhận định hay bị đưa vào làm câu sai
| Nhận định | Đúng/Sai | Lý do |
|---|---|---|
| Lực căng dây có bản chất là lực đàn hồi | Đúng | Do dây bị biến dạng dãn sinh ra |
| Lực căng dây có phương trùng với sợi dây | Đúng | Dây chỉ truyền lực theo chiều dài của nó |
| Lực căng dây có thể là lực đẩy | Sai | Dây mềm chỉ kéo, không thể đẩy |
| Dây chùng vẫn có lực căng | Sai | Dây chưa căng nên chưa biến dạng, T = 0 |
| Lực căng luôn bằng trọng lượng của vật | Sai | Chỉ đúng khi vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều theo phương thẳng đứng |
| Lực căng dây tăng khi vật treo nặng hơn (cùng gia tốc) | Đúng | T = m(g + a) với chiều chuyển động lên |
Mẹo: trong đề “câu nào sai”, các phương án chứa từ “luôn”, “chỉ”, “mọi trường hợp” hoặc ngược chiều với phương – chiều ở trên đều đáng nghi nhất.
3. Tính lực căng trong các tình huống thường gặp
a) Vật treo đứng yên
Vật có khối lượng m = 2 kg treo vào đầu dây, lấy g = 10 m/s2. Vật cân bằng nên T = P = mg = 2·10 = 20 N.
b) Vật treo trong thang máy có gia tốc
Chọn chiều dương hướng lên, định luật II Niu-tơn cho vật: T − mg = ma.
- Thang máy đi lên nhanh dần với a = 2 m/s2: T = m(g + a) = 2·12 = 24 N, lớn hơn trọng lượng.
- Thang máy đi xuống nhanh dần với a = 2 m/s2: T = m(g − a) = 2·8 = 16 N, nhỏ hơn trọng lượng.
Qua đó thấy ngay lực căng không phải lúc nào cũng bằng trọng lượng.
c) Hai vật nối bằng dây qua ròng rọc
Vật m1 = 3 kg nằm trên mặt bàn nhẵn, nối qua ròng rọc nhẹ với vật m2 = 2 kg treo thẳng đứng. Lấy g = 10 m/s2.
- Gia tốc chung: a = m2g/(m1 + m2) = 20/5 = 4 m/s2.
- Lực căng: T = m1a = 3·4 = 12 N. Kiểm tra với vật 2: T = m2(g − a) = 2·6 = 12 N, khớp.
4. Lỗi sai thường gặp
- Cho T = mg trong mọi bài. Phải viết phương trình định luật II Niu-tơn trước rồi mới rút ra T.
- Quên chọn chiều dương nên sai dấu khi vật chuyển động có gia tốc.
- Vẽ lực căng ngược chiều. Lực căng tác dụng lên vật luôn hướng về phía dây.
- Cho rằng dây dài hơn thì lực căng lớn hơn. Lực căng chỉ phụ thuộc vào lực tác dụng và gia tốc, không phụ thuộc chiều dài dây (khi dây nhẹ, không dãn).
5. Luyện tập
- Treo vật 5 kg bằng một sợi dây, vật đứng yên, g = 10 m/s2. Tính T.
Đáp án: T = 5·10 = 50 N. - Dây chỉ chịu được lực căng tối đa 60 N. Treo vật 5 kg trong thang máy đi lên nhanh dần với a = 2 m/s2 thì dây có đứt không?
Đáp án: T = 5·12 = 60 N, đúng bằng giới hạn nên dây đang ở ngưỡng đứt; chỉ cần a lớn hơn một chút là dây đứt. - Phát biểu “Lực căng dây có thể đẩy vật ra xa” đúng hay sai?
Đáp án: Sai, dây chỉ kéo.
Mẹo nhớ: “Dây chỉ biết kéo, không biết đẩy; chùng thì bằng không; căng thì dọc theo dây”.
Câu hỏi thường gặp
Lực căng dây có bản chất là gì?
Lực căng dây có bản chất là lực đàn hồi, xuất hiện khi dây bị kéo căng và biến dạng dãn.
Lực căng dây có phương và chiều như thế nào?
Phương trùng với sợi dây, chiều hướng từ vật dọc theo dây, tức là kéo vật về phía dây; dây không đẩy được vật.
Khi nào lực căng dây bằng trọng lượng của vật?
Khi vật treo đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều theo phương thẳng đứng; nếu vật có gia tốc thì T khác mg.