9. Bài 21. Moment lực. Cân bằng của vật rắn

>> Xem chi tiết: Lí thuyết Bài 21. Moment Lực. Cân bằng của vật rắn - Vật lí 10

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong KHTN 8 về tác dụng làm quay của lực

Lời giải chi tiết:

Nếu ta tăng độ lớn của lực hoặc sử dụng cờ lê dài hơn thì việc siết chặt đai ốc càng trở nên dễ dàng.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ, vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

1.

Cho đinh vào đầu búa, tay cầm vào đuôi cán búa, càng cách xa đầu búa thì càng nhổ dễ, dùng một lực từ cánh tay hướng xuống dưới và nhổ đinh lên.

2.

Lực \(\overrightarrow F \) nên đặt vào đuôi cán búa để nhổ đinh được dễ dàng. Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn.

3.

Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào những yếu tố:

+ Cánh tay đòn (d)

+ Độ lớn của lực

+ Vị trí của trục quay.

Hình 21.2 mô tả một chiếc thước mảnh OA, đồng chất, dài 50 cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O.

Phương pháp giải:

1. Quan sát hình vẽ

2.

Biểu thức tính moment lực: M = F.d

Trong đó:

+ M: moment lực F (N.m)

+ F: lực tác dụng lên vật làm vật quay (N)

+ d: khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F (cánh tay đòn của lực F) (m)

Lời giải chi tiết:

1.

- Hình 21.2a, thước OA quay theo chiều kim đồng hồ

- Hình 21.2b, thước OA quay ngược chiều kim đồng hồ

2.

- Hình 21.2a:

Ta có F = 4 N; d = 50 cm = 0,5 m

=> Moment lực trong hình 21.2a là: M = F.d = 4.0,5 = 2 (N.m)

- Hình 21.2b:

Ta có F = 2 N; d = 50.cos20⁰ cm = 0,5. cos20⁰ m

=> Moment lực trong hình 21.2b là: M = F.d = 2.0,5.cos20⁰ = 0,94 (N.m)

Phương pháp giải:

Quan sát hình

Biểu thức tính moment lực: M = F.d

Trong đó:

+ M: moment lực F (N.m)

+ F: lực tác dụng lên vật làm vật quay (N)

+ d: khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F (cánh tay đòn của lực F) (m)

Lời giải chi tiết:

1.

Nếu bỏ lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) thì đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ.

2.

Nếu bỏ lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) thì đĩa quay theo chiều kim đồng hồ

3.

Moment lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) là: M₁ = F₁ .d₁

Moment lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) là: M₂ = F₂ .d₂

Do vật cân bằng nên M₁ = M₂ => F₁ .d₁ = F₂ .d₂

Phương pháp giải:

Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định: Tổng các moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng 0.

F₁ .d₁ = F₂ .d₂

Lời giải chi tiết:

a) Chiếc bập bênh đứng cân bằng do moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

b) Lực của người em và người chị tác dụng lên bập bênh là trọng lực P

Do bập bênh cân bằng nên ta có:

\(\begin{array}{l}{F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2} \Leftrightarrow {P_1}.{d_1} = {P_2}.{d_2}\\ \Rightarrow {d_1} = \frac{{{P_2}}}{{{P_1}}}.{d_2} = \frac{{300}}{{200}}.1 = 1,5(m)\end{array}\)

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải chi tiết:

1.

- Khi thay đổi lực nâng \(\overrightarrow F \)ta thấy thước quay quanh trục vuông góc với thước và đi qua điểm A

- Khi thước đang đứng yên ta có thể áp dụng được quy tắc moment lực được. Cách áp dụng:

+ Buộc dây vào đầu B và treo vào một điểm cố định, khi đó thước sẽ đứng yên

2.

Ta có thể áp dụng được quy tắc moment lực. Cách áp dụng:

+ Cách 1: Để thẳng thanh cứng và cho thanh tựa vào tường, khi đó thanh sẽ đứng yên

+ Cách 2: Để thanh nằm ngang trên mặt bàn nhám.

Phương pháp giải:

Điều kiện cân bằng của một vật rắn:

+ Tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0.

+ Tổng các moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì bằng 0 (nếu chọn một chiều quay là chiều dương).

Lời giải chi tiết:

a) Điều kiện cân bằng thứ nhất: Tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0.

=> \(\overrightarrow {{N_A}}  + \overrightarrow {{N_B}}  + \overrightarrow P  + \overrightarrow {{F_{msn}}}  = \overrightarrow 0 \)

b) Điều kiện cân bằng thứ hai đối với trục quay A. Chọn chiều quay theo kim đồng hồ là chiều dương

+ Tại G:  \(\overrightarrow P \)làm thanh có xu hướng quay theo chiều kim đồng hồ: \({M_G} > 0\)

+ Tại B: \(\overrightarrow {{N_B}} \)làm thanh có xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ: \({M_B} < 0\)

=> Điều kiện cân bằng đối với trục quay A: \({M_G} - {M_B} = 0 \Leftrightarrow {M_G} = {M_B}\)