Thư Viện Công Thức Vật Lý

Trong đó:

m là khối lượng của vật, đơn vị là kg

Trọng lượng của quả cân có khối lượng m = 100 g là P= 1 N. 

- Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang và trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống.

- Khi cân bằng thì hợp lực ở vị trí như hình vẽ: $\overrightarrow{R} = \overrightarrow{F} + \overrightarrow{P}$

- Điều kiện cân bằng: $2T = R = \sqrt{P^2+F^2}$ với $\tan \alpha = \frac{F}{P}$

Vì điện tích trôi lơ lửng nên lực điện trường cân bằng với trọng lực.

Điều kiện cân bằng: $\overrightarrow{F} +\overrightarrow{P }= 0\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}\overrightarrow{F} \nearrow \swarrow \overrightarrow{P }\\ F = P\end{array}\right.$

TH1. $\overrightarrow{E}$ hướng lên

Vì trọng lực luôn hướng thẳng đứng từ trên xuống nên lực điện trường phải có phương thẳng đứng và hướng lên.

Do vậy hạt bụi phải mang điện tích dương để $\overrightarrow{F} \nearrow \nearrow \overrightarrow{E} (\overrightarrow{F} = q\overrightarrow{E})$

TH2. $\overrightarrow{E}$ hướng xuống

Vì trọng lực luôn hướng thẳng đứng từ trên xuống nên lực điện trường phải có phương thẳng đứng và hướng lên.

Do vậy hạt bụi phải mang điện tích âm để $\overrightarrow{F} \nearrow \swarrow (\overrightarrow{F} = q\overrightarrow{E})$

Điều kiện cân bằng:

$\overrightarrow{T}+ \overrightarrow{F_{đ}} + \overrightarrow{P} =\overrightarrow{0}$

=> $T = F_{đ} +P$

Từ hình: $\overrightarrow{F_{đ}} \perp \overrightarrow{P}$=> $T = \sqrt{{F^2}_{đ} + P^2}$

1.Mặt chân đế

a/ Định nghĩa : mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả diện tích tiếp xúc của vật và mặt đỡ.

b/ Ví dụ:

2. Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế

Giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế .

Người đứng vững do giá của trọng lực rơi đúng vào mặt chân đế.

Đứng tấn

3. Mức vững vàng của sự cân bằng

Mức vững vàng của sự cân bằng được xác định bằng độ cao của trọng tâm vật và diện tích của mặt chân đế.

Trọng tâm của vật càng cao vật càng dễ lật đổ và ngược lại.

Diễn viên xiếc Quốc Cơ và Quốc Nghiệp khiến cả thế giới khâm phục vì màn biểu diễn chồng đầu giữ thăng bằng. Như hình minh hoạ, chúng ta có thể thấy trọng tâm của cả hai diễn viên đều rất cao và chỉ với mặt chân đế rất nhỏ.

1.Trọng tâm

Định nghĩa: Trọng tâm là điểm đặt của trọng lực lên vật.

Ý nghĩa : Có thễ xem vật có khối lượng tập trung ở trọng tâm

2. Một số trọng tâm hình học:

3.Phương pháp tìm trọng tâm

Cách 1 : Dùng công thức xác đĩnh trọng tâm.

Chọn gốc O , vị trí bị khoét ta thay $m <0$

Công thức : ${\overrightarrow{r}}_{G/O}=\frac{m_1{\overrightarrow{r}}_1+m_2{\overrightarrow{r}}_2}{m}$

Cách 2: Dùng tổng hợp hai lực song song cùng chiều

$G$ trọng tâm của vật còn nguyên.

$G\text{'}$ trọng tâm của vùng bị khoét.

A trọng tâm mới của vật.

Theo quy tắc hợp lực song song:

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{l}{P}_1=P-P_2\\ \frac{P_1}{P_2}=\frac{GG\text{'}}{x}\end{array}\Rightarrow x=\frac{P_2}{P-P_2}.GG\text{'}\right. \\ \Rightarrow x=\frac{S_2}{S-S_2}.GG\text{'} \end{gathered}$$

Vật đi xuống : công trọng lực >0

Vật đi lên : công trọng lực <0

Theo định luật 2 Newton

$\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=m\frac{v^2}{R}$

Khi qua cầu lồi :

$$\begin{gathered} P-N=m\frac{v^2}{R} \\ \Rightarrow N=P-m\frac{v^2}{R} \end{gathered}$$

Khi qua cầu lõm

$$\begin{gathered} N-P=m\frac{v^2}{R} \\ \Rightarrow N=P+m\frac{v^2}{R} \end{gathered}$$

Phát biểu: Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường. Trong mặt phẳng đó, lực Lorentz luôn vuông góc với vận tốc $\overrightarrow{v}$, đồng thời đóng vai trò là lực hướng tâm. Quỹ đạo ở đây là một đường tròn.

Chú thích: 

$f$: lực Lorentz $\left(N\right)$

$m$: khối lượng của hạt điện tích $\left(kg\right)$

$v$: vận tốc của hạt $(m/s)$

$R$: bán kính của quỹ đạo tròn $\left(m\right)$

$q_0$: độ lớn điện tích $\left(C\right)$

$B$: cảm ứng từ $\left(T\right)$

Phát biểu: Lực Lorentz do từ trường có cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ tác dụng lên một hạt điện tích $q_0$ chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$:

Đặc điểm:

- Có phương vuông góc với $\overrightarrow{v}$ và $\overrightarrow{B}$.

- Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho các từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của $\overrightarrow{v}$$\left(M_1{M}_2\right)$ khi $q_0>0$ và ngược chiều $\overrightarrow{v}$$\left(M_1{M}_2\right)$khi $q_0<0$. Lúc đó, chiều của lực Lorentz là chiều ngón cái choãi ra.

Chú thích: 

$f$: lực Lorentz $\left(N\right)$

$q_0$: độ lớn hạt điện tích $\left(C\right)$

$v$: vận tốc của hạt điện tích $(m/s)$

$B$: cảm ứng từ của từ trường $\left(T\right)$

Trong đó: $\alpha$ là góc tạo bởi $\overrightarrow{v}$ và $\overrightarrow{B}$.

Ứng dụng thực tế:

Lực Lorentz có nhiều ứng dụng trong khoa học và công nghệ: đo lường điện từ, ống phóng điện tử trong truyền hình, khối phổ kế, các máy gia tốc...

Hendrik Lorentz (1853 - 1928)