Máy tính lực căng dây là gì?
Lực căng là lực kéo truyền dọc theo một sợi dây, dây cáp, sợi chỉ hay xích khi nó bị kéo căng bởi các lực tác dụng từ hai đầu ngược chiều nhau. Công cụ này tính lực căng (đơn vị newton) cho một vật duy nhất đang treo hoặc được nâng lên bằng dây, có tính đến gia tốc theo phương thẳng đứng nếu có. Nó áp dụng phương trình Newton phổ quát \(T = m(g + a)\), nên dùng được ở bất cứ đâu — không phụ thuộc vào quy định riêng của quốc gia nào.
Cách sử dụng
Nhập ba giá trị: khối lượng của vật được giữ (kg), gia tốc theo phương thẳng đứng của hệ (m/s², dương khi hướng lên và âm khi hướng xuống), và gia tốc trọng trường g tại nơi đó (mặc định 9,81 m/s² đối với Trái Đất). Máy tính sẽ trả về lực căng dây và, để bạn dễ so sánh, trọng lượng tĩnh của vật.
Giải thích công thức
Theo định luật II Newton, hợp lực hướng lên tác dụng lên vật treo bằng khối lượng nhân với gia tốc của nó: \(T - mg = ma\). Biến đổi lại ta được
$$T = m(g + a)$$Khi vật đứng yên hoặc chuyển động đều (\(a = 0\)), lực căng bằng đúng trọng lượng, \(T = mg\). Nếu vật chuyển động nhanh dần lên trên, lực căng lớn hơn trọng lượng; nếu vật đi xuống có gia tốc, lực căng nhỏ hơn trọng lượng.
Ví dụ minh họa
Một thùng hàng nặng 10 kg được nâng lên với gia tốc 2 m/s², lấy g = 9,81 m/s². Lực căng =
$$10 \times (9{,}81 + 2) = 10 \times 11{,}81 = \mathbf{118{,}1 \text{ N}}$$Trọng lượng tĩnh của nó là \(10 \times 9{,}81 = 98{,}1 \text{ N}\), vậy việc nâng nó lên có gia tốc làm tăng thêm 20 N lực căng.
Câu hỏi thường gặp
Nếu vật chỉ treo yên một chỗ thì sao? Đặt gia tốc bằng 0; khi đó lực căng bằng trọng lượng, \(mg\).
Tính cho thang máy đang đi xuống thế nào? Dùng gia tốc âm. Ví dụ \(a = -2 \text{ m/s}^2\) sẽ làm lực căng nhỏ hơn trọng lượng.
Nên dùng giá trị g bằng bao nhiêu? 9,81 m/s² là giá trị chuẩn trên bề mặt Trái Đất. Dùng 1,62 cho Mặt Trăng hoặc 3,71 cho Sao Hỏa.
