Nguyên tắc truyền lực của các lực lượng (với các bài tập đã được giải quyết)

Nguyên lý truyền lực cho thấy trạng thái cân bằng hoặc chuyển động của một vật cứng không thay đổi nếu một lực nhất định tác động lên một điểm cụ thể của cơ thể được thay thế bằng một điểm khác. Để điều này được xem xét, hai cơ sở phải được thực hiện.

Tiền đề đầu tiên là lực mới có cùng độ lớn và thứ hai là cùng một hướng được áp dụng, ngay cả khi nó ở một điểm khác của cơ thể. Hai lực có cùng kết quả trên một cơ thể cứng nhắc; do đó, chúng là lực lượng tương đương.

Do đó, nguyên lý truyền dẫn xác nhận rằng một lực có thể được truyền dọc theo cùng một hướng. Tương tự, cần lưu ý rằng tác động cơ học của lực có thể là cả xoay và dịch. Một ví dụ thực tế về ý nghĩa của nguyên tắc truyền được đưa ra khi một cơ thể được đẩy hoặc kéo.

Nếu giá trị của lực mà cơ thể được kéo hoặc đẩy là như nhau và cả hai lực được áp dụng theo cùng một hướng, thì chuyển động kết quả là hoàn toàn giống nhau. Theo cách này, với mục đích di chuyển, kết quả là như nhau, đẩy hoặc kéo cơ thể.

Cơ thể cứng nhắc

Nó được gọi là một cơ thể cứng nhắc (không biến dạng) cho bất kỳ cơ thể nào không bị biến dạng khi một lực bên ngoài được áp dụng cho nó.

Ý tưởng về cơ thể cứng nhắc không ngừng là lý tưởng hóa toán học cần thiết cho nghiên cứu chuyển động và nguyên nhân của sự chuyển động của cơ thể.

Một định nghĩa chính xác hơn về một cơ thể cứng nhắc là những gì định nghĩa nó là một hệ thống các điểm vật chất, trong đó khoảng cách giữa các điểm khác nhau của cơ thể không bị thay đổi bởi tác động của một hệ thống lực.

Sự thật là cơ thể và máy móc thực sự không bao giờ hoàn toàn cứng nhắc và trải qua biến dạng, thậm chí là tối thiểu, dưới tác động của các lực lượng và phí áp dụng cho chúng.

Hạn chế của nguyên tắc truyền

Nguyên tắc truyền dẫn trình bày một số hạn chế. Đầu tiên và rõ ràng nhất là trong trường hợp lực tác dụng hoặc lực tác dụng lên một vật thể biến dạng. Trong trường hợp đó, biến dạng của cơ thể sẽ khác nhau tùy thuộc vào điểm áp dụng của các lực.

Một hạn chế khác là một hạn chế có thể được nhìn thấy trong trường hợp sau đây. Giả sử hai lực tác dụng theo chiều ngang ở hai đầu của một cơ thể, cả hai cùng hướng nhưng ngược chiều.

Theo nguyên tắc truyền, hai lực có thể được thay thế bằng hai lực mới được áp dụng theo cùng một hướng, nhưng ngược hướng với lực ban đầu.

Đối với mục đích nội bộ, sự thay thế sẽ không có hậu quả. Tuy nhiên, đối với một người quan sát bên ngoài, một sự thay đổi cơ bản sẽ xảy ra: trong một trường hợp, các lực lượng ứng dụng sẽ bị căng thẳng, và trong một trường hợp khác, họ sẽ hiểu được.

Do đó, rõ ràng là nguyên tắc truyền qua chỉ được áp dụng từ giả thuyết ứng dụng của nó vào chất rắn cứng lý tưởng và từ quan điểm của một người quan sát bên trong.

Ví dụ

Ví dụ đầu tiên

Một trường hợp thực tế của việc áp dụng nguyên tắc truyền dẫn xảy ra khi bạn muốn di chuyển một chiếc xe cho một nhóm người.

Chiếc xe sẽ di chuyển theo cùng một cách cho dù họ đẩy nó hay kéo nó về phía trước, miễn là mọi người tác dụng lực trên cùng một đường thẳng.

Ví dụ thứ hai

Một ví dụ đơn giản khác trong đó nguyên tắc truyền được đáp ứng là của ròng rọc. Đối với mục đích di chuyển, điểm của sợi dây mà lực tác dụng là không quan tâm, miễn là cùng một lực được áp dụng. Theo cách này, nó không ảnh hưởng đến chuyển động nếu chuỗi rộng hơn hoặc ít hơn.

Bài tập đã giải quyết

Bài tập 1

Cho biết liệu nguyên tắc truyền được đáp ứng trong các trường hợp sau:

Trường hợp đầu tiên

Một lực 20 N được áp dụng theo chiều ngang trên một cơ thể cứng nhắc được thay thế bằng một lực 15 N khác được áp dụng tại một điểm khác của cơ thể, mặc dù cả hai đều áp dụng theo cùng một hướng.

Giải pháp

Trong trường hợp này, nguyên tắc truyền qua sẽ không được thực hiện kể từ khi, mặc dù hai lực được áp dụng theo cùng một hướng, lực thứ hai không có cùng độ lớn như lực thứ nhất. Do đó, một trong những điều kiện không thể thiếu của nguyên tắc truyền không được đáp ứng.

Trường hợp thứ hai

Một lực 20 N được áp dụng theo chiều ngang trên một cơ thể cứng nhắc bởi một lực khác cũng là 20 N, được áp dụng tại một điểm khác của cơ thể và được thay thế theo chiều dọc.

Giải pháp

Trong dịp này, nguyên tắc truyền không được thực hiện kể từ khi, mặc dù hai lực có cùng một mô-đun, chúng không áp dụng theo cùng một hướng. Một lần nữa, một trong những điều kiện không thể thiếu của nguyên tắc truyền không được đáp ứng. Có thể khẳng định rằng hai lực tương đương nhau.

Trường hợp thứ ba

Một lực 10 N được áp dụng theo chiều ngang trên một cơ thể cứng nhắc bởi một lực khác cũng là 10 N được áp dụng tại một điểm khác của cơ thể, nhưng trên cùng một hướng và ý nghĩa.

Giải pháp

Trong trường hợp này, nguyên tắc truyền được thực hiện, với điều kiện là hai lực có cùng độ lớn và được áp dụng theo cùng một hướng và ý nghĩa. Tất cả các điều kiện cần thiết của nguyên tắc truyền được đáp ứng. Có thể khẳng định rằng hai lực tương đương nhau.

Trường hợp thứ tư

Một lực trượt theo hướng của đường hành động của nó.

Giải pháp

Trong trường hợp này, nguyên tắc truyền được thực hiện khi cho rằng, cùng một lực, độ lớn của lực được áp dụng không thay đổi và nó trượt trong hành động của nó. Một lần nữa tất cả các điều kiện cần thiết của nguyên tắc truyền được đáp ứng.

Bài tập 2

Hai lực bên ngoài được áp dụng cho một cơ thể cứng nhắc. Hai lực được áp dụng theo cùng một hướng và cùng hướng. Nếu mô-đun của cái thứ nhất là 15 N và của cái thứ hai là 25 N, thì điều kiện nào phải là một lực bên ngoài thứ ba thay thế cho một kết quả từ hai cái trước đáp ứng nguyên tắc truyền qua?