Thế nào là hai lực cân bằng? Hai lực cân bằng là hai lực có cùng điểm đặt, cùng phương, ngược chiều và có cùng độ lớn. Khi hai lực cân bằng thì chuyển động không thay đổi.
Lực cân bằng là một thuật ngữ có thể được nghe thấy rất nhiều trong vật lý. Nhưng trước khi chúng ta biết về lực cân bằng, chúng ta phải hiểu ý nghĩa của lực cân bằng.
Lực là yếu tố thúc đẩy của hầu hết mọi hiện tượng trong vũ trụ. Nó có thể được định nghĩa là kéo hoặc đẩy, được áp dụng cho một đối tượng. Trong hầu hết mọi khía cạnh của cuộc sống hàng ngày của chúng ta, chúng ta áp dụng lực hoặc lực được áp dụng cho chúng ta. Từ hệ mặt trời, nơi lực hấp dẫn của mặt trời liên kết mọi yếu tố lại với nhau cho đến việc một đứa trẻ nâng đồ chơi, lực có ở khắp mọi nơi.
Định luật thứ nhất của Newton cho biết một vật thể ở trạng thái nghỉ ngơi hoặc đang chuyển động sẽ tiếp tục ở vị trí cố định trừ khi có một lực bên ngoài tác động vào nó. Điều này có nghĩa là chỉ khi các lực không tác dụng lên một vật thể, vận tốc của nó sẽ không đổi. Cách duy nhất để thay đổi vận tốc của nó là tác dụng một lực. Do đó lực là rất quan trọng.
Tuy nhiên, nếu bạn đẩy một giỏ hàng và để nó đi, nó sẽ không tiếp tục diễn ra mãi mãi với tốc độ không đổi. Nó sẽ dừng lại sau một thời gian. Có vai trò của ma sát. Lực ma sát của mặt đất tác dụng lên xe đẩy hàng để xe giảm tốc và dừng lại.
Nếu bạn xem xét điều kiện trong không gian, có ít ma sát và lực cản của không khí hơn. Nếu một phi hành gia ném một quả bóng vào không gian, nó sẽ tiếp tục bay vì không có lực nào tác động lên quả bóng.
Bây giờ chúng ta hãy thử tìm hiểu chi tiết lực cân bằng thực sự là gì.
Lực cân bằng là nơi hai lực có độ lớn bằng nhau tác dụng lên một vật ngược chiều nhau. Có nghĩa là ở mỗi hướng, bất kỳ lực đẩy và lực kéo nào cũng được cân bằng bởi một lực khác theo hướng ngược lại. Trong một lực cân bằng, một vật hoặc một vật tiếp tục ở vị trí của nó, tức là nó có thể đứng yên tại vị trí của nó hoặc tiếp tục chuyển động cùng chiều với cùng một tốc độ.
Điều quan trọng cần lưu ý là một vật có thể chuyển động ngay cả khi không có lực nào tác động lên nó. Lực cân bằng là lực tương đương hoặc đồng nhất với lực không. Do đó, lực cân bằng là không có gia tốc. Khi lực mất cân bằng, vật sẽ tăng tốc hoặc giảm tốc.
Đặc điểm của lực cân bằng
- Các lực cân bằng có độ lớn bằng nhau.
- Các lực cân bằng có độ lớn bằng nhau.
- Các lực cân bằng tác dụng lên một vật theo hai hướng ngược nhau.
- Trong các lực cân bằng, trạng thái nghỉ hoặc chuyển động của một vật không thay đổi.
- Các lực cân bằng không cho phép một vật thể đang chuyển động thay đổi hướng hoặc tốc độ của nó.
- Trong các lực cân bằng, các lực thuần tác dụng bằng không.
5 ví dụ rõ ràng về các lực lượng cân bằng
Chúng ta hãy xem các ví dụ sau để hiểu rõ hơn về lực cân bằng.
- Chống đẩy vào tường
Giả sử một người đàn ông đang đẩy vào tường. Nhưng bức tường cũng không di chuyển và bạn cũng vậy. Nó có nghĩa là các lực khi chơi cân bằng lẫn nhau, và lực cả người và tường tác dụng lên nhau là lực cân bằng do đó tường không di chuyển. - Trò chơi kéo co với các đối thủ ngang tài ngang sức
Trong trò chơi kéo co giữa hai đội ngang tài ngang sức, không đội nào kéo được đội đối phương về phía mình. Điều này có nghĩa là mỗi đội đang tác động một lực cân bằng lên nhau do không bên nào di chuyển về phía bên kia. - Một cuốn sách nằm trên bàn
Hai lực thẳng đứng tác dụng lên sách, trọng lực và pháp tuyến của mặt bàn. Trọng lực đang kéo cuốn sách xuống và bàn đẩy cuốn sách lên. Lực hấp dẫn được cân bằng bởi lực pháp tuyến của bàn. Nếu chiếc bàn bị loại bỏ bên dưới nó – lực hấp dẫn không còn ‘cân bằng’ bởi lực hướng lên của bàn và do đó, cuốn sách sẽ tăng tốc đi xuống. Tương tự, khi chúng ta cầm một quả bóng trên tay, hai lực tác động đồng thời lên quả bóng. Một lực do tay người tác dụng có tác dụng hướng lên trên và lực kia là trọng lực tác dụng theo phương thẳng đứng xuống dưới và cân bằng lẫn nhau. Kết quả là, tác dụng của một lực này sẽ bị hủy bỏ bởi các lực khác. - Chạy xe với vận tốc đều
Khi một xe chạy với vận tốc đều trên đường gồ ghề thì trọng lượng của xe cân bằng bởi lực pháp tuyến của mặt đường. Lực của xe hướng về phía trước được cân bằng bởi lực ma sát của mặt đường và của lốp xe. - Ngồi trên ghế
Khi một người ngồi xuống, hệ thống ở trạng thái cân bằng. Ở đây, lực hướng xuống do trọng lực (trọng lượng) tác dụng chính xác và cân bằng với lực hướng lên bình thường của ghế. Miễn là hệ thống không chuyển động, các lực cân bằng theo Định luật chuyển động thứ hai của Newton.
Các ví dụ khác về lực cân bằng
- Một quả nặng được gắn vào thân cây vì trọng lượng của nó cân bằng với lực hướng lên của thân cây.
- Một chiếc áo sơ mi đã giặt trên giá treo vẫn còn dính vào một sợi dây thép đã căng. Trọng lượng của áo được cân bằng bởi lực căng của dây cáp, là lực nhẹ của gió cân bằng với ma sát của không khí bao quanh.
- Lực của gió nhẹ truyền từ quạt điện cân bằng với lực ma sát.
Làm thế nào có thể chứng minh các lực cân bằng?
Các lực cân bằng có thể được biểu diễn ở các vật ở vị trí treo, vị trí nổi và vị trí đứng / ngồi.
- Vật ở vị trí treo
Nếu bạn nhìn vào một bóng đèn thủy tinh treo, bạn sẽ thấy rằng trọng lượng của bóng đèn thủy tinh kéo xuống và lực căng của dây cáp giữ bóng đèn kéo lên. Ở đây lực kéo xuống và lực kéo lên cân bằng với nhau. - Đối tượng ở vị trí nổi
Hãy xem xét một khúc gỗ nổi trong một vũng nước. Khúc gỗ nổi vì trọng lượng của khúc gỗ được cân bằng bởi lực đẩy lên từ mặt nước. Nếu đè lên khúc gỗ nhiều trọng lượng hơn thì lực kéo khúc gỗ xuống có thể nhiều hơn lực đẩy khúc gỗ lên trên và sẽ làm cho khúc gỗ chìm xuống. - Đối tượng đứng / ngồi trên bề mặt
Giả sử một khối kim loại nằm yên trên mặt bàn. Trọng lượng của khối kim loại được cân bằng bởi phản lực từ bề mặt. Bề mặt đẩy lên khối kim loại và cân bằng trọng lượng hoặc lực của khối kim loại.
