Hai lực cân bằng là gì? Khái niệm, đặc điểm, cách xác định

Bạn chưa biết hai lực cân bằng là gì? Theo dõi ngay bài viết dưới đây để biết ý nghĩa về hai lực cân bằng từ khái niệm, tác dụng, cách xác định hai lực cân bằng...

Thế nào là hai lực cân bằng?

Hiểu đơn giản là hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, có độ lớn bằng nhau, cùng phương (có thể nằm ngang hoặc thẳng đứng) nhưng ngược chiều

Ví dụ: "Hai đội tham gia trò chơi kéo co, nếu hai đội có thực lực mạnh ngang nhau và cùng tác dụng lực kéo sợi dây. Khi sợi dây chịu tác dụng của lực cân bằng sẽ đứng im".

Đặc điểm của hai lực cân bằng

Hai lực cân bằng có 4 đặc điểm sau:

- Về điểm đặt của lực: hai lực cân bằng có cùng điểm đặt (cùng tác dụng vào một vật)

Hai lực cân bằng luôn phải tác dụng vào cùng một vật bất kỳ.

- Về phương của lực: hai lực cân bằng có cùng phương

Hai lực cân bằng luôn luôn cùng phương với nhau trên một đường thẳng.

- Về chiều của lực: hai lực cân bằng có chiều ngược nhau

Hai lực cân bằng luôn có chiều ngược nhau. Đó là phương từ dưới lên trên và phương từ trên xuống dưới hoặc phương từ trái sang phải và phương từ phải sang trái.

- Về cường độ: hai lực cân bằng có cường độ bằng nhau.

Hai lực cân bằng luôn có cường độ lực là bằng nhau khi tác dụng lên cùng một vật.

Khi hai lực cân bằng thì lực ròng (tức là lực tổng thể hoặc kết quả tác dụng lên vật) sẽ bằng không vì các lực tác dụng ngược chiều nhau, làm vô hiệu hóa lẫn nhau.

Tác dụng của hai lực cân bằng lên một vật đứng yên

Lực tác dụng lên một vật có thể làm biến đổi chuyển động của vật đó hoặc làm nó biến dạng.

Những sự biến đổi của chuyển động bao gồm:

- Vật đang chuyển động, bị dừng lại.

- Vật đang đứng yên, bắt đầu chuyển động.

- Vật chuyển động nhanh lên.

- Vật chuyển động chậm lại.

- Vật đang chuyển động theo hướng này, bỗng chuyển động theo hướng khác.

Những sự biến dạng là những sự thay đổi hình dạng của một vật.

Tác dụng của lực cân bằng khi vật đang chuyển thẳng đều thì sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều có thể gọi dây là chuyển động theo quán tính.

Ví dụ: Viên bi đang lăn trên mặt đất chịu sự tác động của hai lực cân bằng, viên bi tiếp tục chuyển động.

Tác dụng của lực cân bằng khi vật đang đứng yên thì vật đó sẽ tiếp tục đứng im.

Ví dụ: Chiếc điện thoại di động đang đứng im trên mặt ghế và chịu tác dụng của hai lực cân bằng là trọng lực và lực nâng của ghế và điện thoại sẽ đứng yên mãi.

Cách xác định phương và chiều của lực

Để xác định được phương và chiều của lực thì chúng ta cần phải dựa vào sự nhận biết lực, những kết quả tác dụng của lực lên vật.

Khi một vật chịu tác dụng của một lực, vật sẽ bị tác động biến dạng theo phương, chiều nào thì đó sẽ là phương, chiều của lực tác dụng lên vật đó.

Khi chịu tác dụng của lực và vật đang chuyển động bị thay đổi thành một chuyển động bất kỳ (nhanh dần hay chậm dần hay thay đổi hướng) thì tuỳ vào từng trường hợp cụ thể chúng ta sẽ xác định đúng phương, chiều của lực tác dụng.

Hai lực cân bằng sẽ có phương giống nhau, chiều ngược nhau và cường độ lớn. Vì vậy, khi xác định được một lực trong cặp lực này thì ra có thể suy ra đặc điểm của lực còn lại.

Tuy nhiên, trong các trường hợp chúng ta vẫn phải xem xét kết quả tác dụng lực kỹ lưỡng mới có thể khẳng định điều này. Vì một vật có thể chịu tác động của nhiều hơn hai lực tác dụng lên nó.

Khi vật này tác dụng lực lên vật kia một lực thì đồng thời vật kia cũng sẽ tác dụng ngược lại lên vật này một lực, hai lực này có cùng phương, cùng độ lớn và cũng ngược chiều nhưng tác dụng lên hai vật khác nhau nên hai lực này không phải là hai lực cân bằng.

Không phải cứ hai vật chạm vào nhau thì mới tác dụng lực lên nhau mà có thể có trường hợp chúng không hề chạm vào nhau nhưng vẫn tác dụng được với nhau.

Ví dụ: như trường hợp nam châm hút viên bi sắt, mặc dù nam châm không hề chạm vào viên bi sắt nhưng nam châm vẫn tạo ra lực để tác dụng lên viên bi sắt làm cho viên bi sắt chuyển động.

Cách để xác định hai lực cân bằng

Để xác định hai lực cân bằng, chúng ta cần xác định đủ bốn yếu tố sau đây:

- Hai lực phải cùng tác dụng lên một vật.

- Phương của hai lực phải nằm trên cùng một đường thẳng hay nói cách khác là hai lực có cùng phương với nhau.

- Chiều của hai lực phải ngược chiều nhau.

- Cường độ (độ lớn) của hai lực là bằng nhau.

Vậy, để xác định được hai lực cân bằng thì cần phải xem xét xem hai lực có đảm bảo đủ bốn điều kiện trên hay không, nếu thiếu một trong bốn điều kiện trên thì hai lực được xác định sẽ không phải là hai lực cân bằng.

Cũng có những trường hợp hai lực cùng tác dụng lên một vật nhưng độ lớn hay phương, chiều của hai lực này không đảm bảo đủ cả bốn yếu tố trên thì hai lực này sẽ không phải là hai lực cân bằng.

Ví dụ về hai lực cân bằng

Ví dụ 1: Tại sao con người có thể đứng yên trên sàn nhà mà không bị ngã. Đó là vì chúng ta đang chịu tác động bởi hai lực.

Đó là lực hút của Trái Đất tác dụng lên con người có phương thẳng đứng từ trên xuống dưới và lực đỡ của sàn nhà tác dụng lên con người có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên, hai lực này có độ lớn bằng nhau.

Như vậy, hai lực này cùng tác dụng lực lên con người.

Phương của hai lực cùng nằm trên một đường thẳng, hai lực có chiều ngược nhau trong đó một lực có chiều từ dưới lên trên và một lực có chiều từ trên xuống dưới và hai lực này có độ lớn bằng nhau. Do đó, đây là hai lực cân bằng.

Ví dụ 2: Khi hai đội kéo co cùng kéo một sợi dây sẽ tạo ra hai lực cùng tác động lên cùng một sợi dây, hai lực có cùng phương, chiều ngược nhau, nếu lực kéo của hai đội là ngang nhau thì điểm giữa của sợi dây sẽ không di chuyển và được giữ nguyên tại điểm đánh dấu.

Khi đó ta nói hai lực mà hai đội kéo co tác dụng lên dây là hai lực cân bằng.

Ví dụ 3: Một quyển vở đặt nằm yên trên một mặt bàn nằm ngang sẽ chịu tác dụng của hai lực.

Đó là lực hút của Trái Đất tác dụng lên quyển vở có phương thẳng đứng từ trên xuống dưới và lực đỡ của mặt bàn tác dụng lên quyển sách có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên, hai lực này có độ lớn bằng nhau.

Như vậy, hai lực này cùng tác dụng lực lên quyển vở, phương của hai lực cùng nằm trên một đường thẳng, hai lực có chiều ngược nhau trong đó một lực có chiều từ dưới lên trên và một lực có chiều từ trên xuống dưới và hai lực này có độ lớn bằng nhau. Do đó, đây là hai lực cân bằng.

Ví dụ 4: Một quả bóng nằm yên trên sàn nhà sẽ chịu sự tác động của hai lực.

Đó là lực hút của Trái Đất tác dụng lên quả bóng có phương thẳng đứng từ trên xuống dưới và lực đỡ của sàn nhà tác dụng lên quả bóng có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên, hai lực này có độ lớn bằng nhau.

Như vậy, hai lực này cùng tác dụng lực lên quả bóng.

Phương của hai lực cùng nằm trên một đường thẳng, hai lực có chiều ngược nhau trong đó một lực có chiều từ dưới lên trên và một lực có chiều từ trên xuống dưới và hai lực này có độ lớn bằng nhau. Do đó, đây là hai lực cân bằng.

Ví dụ 5: Một người đàn ông buộc một sợi dây vào mũi con trâu và kéo. Lúc này sẽ tạo ra hai lực.

Một là lực kéo của tay người đàn ông tác dụng vào sợi dây, hai là lực của con trâu tác dụng lên sợi dây.

Nếu con trâu không di chuyển thì lúc này lực của tay người đàn ông tác dụng vào sợi dây và lực của con trâu tác dụng lên sợi dây là ngang bằng nhau.

Như vậy, hai lực này cùng tác dụng lên sợi dây, phương của hai lực cùng nằm trên một đường thẳng là sợi dây, hai lực có chiều ngược nhau và hai lực này có độ lớn bằng nhau. Do đó, đây là hai lực cân bằng.

Hai lực không cân bằng là gì?

Ở trên, chúng ta đã tìm hiểu hai lực cân bằng là gì. Vậy trái ngược với hai lực cân bằng thì hai lực không cân bằng là gì?

Trong vật lý, chuyển động tác động (đẩy hoặc kéo) đến vật thể phát sinh do tương tác của vật thể với vật thể khác.

Nó có khả năng thay đổi cường độ vận tốc của vật thể, hướng chuyển động và thậm chí cả hình dạng và kích thước của vật thể. Lực lượng diễn ra theo cặp, chúng có thể được cân bằng hoặc không cân bằng.

Lực không đối trọng bởi một lực có độ lớn bằng nhau và ngược chiều với nhau, dẫn đến sự mất cân bằng của vật thể và cuối cùng tăng tốc, nó được gọi là lực không cân bằng.

Độ lớn của các lực được áp dụng không bằng nhau, cũng như hướng mà lực được áp dụng có thể giống hoặc khác nhau.

Trong các lực không cân bằng, lực ròng sẽ khác không và vật sẽ di chuyển theo hướng của lực lớn hơn.

Do đó, nó gây ra gia tốc trong vật thể, tức là vật đứng yên sẽ di chuyển, vật chuyển động sẽ tăng tốc, giảm tốc độ, dừng hoặc thay đổi hướng chuyển động của chúng.

Trái ngược với hai lực cân bằng thì hai lực không cân bằng có các đặc điểm sau:

- Độ lớn của hai lực không bằng nhau.

- Các lực riêng lẻ tác dụng theo cùng một hướng hoặc khác hướng.

- Khi lực không cân bằng thì sẽ có một lực nhỏ hơn và một lực lớn hơn và lực không cân bằng sẽ làm cho một vật thể đứng yên di chuyển theo hướng của lực lớn hơn.

- Lực không cân bằng tác dụng lên một vật đang chuyển động thì nó sẽ tăng tốc độ, giảm tốc độ, dừng lại hoặc hướng của vật đó sẽ thay đổi.