Bài 21. Moment lực. Cân bằng của vật rắn trang 83, 84, 85 Vật Lí 10 Kết nối tri thức

Câu hỏi tr 83 MĐ

Nếu dùng tay để siết chặt một đai ốc thì việc đó rất khó, tuy nhiên với dụng cụ thích hợp như cờ lê thì việc siết chặt đai ốc trở nên dễ dàng.

Tác dụng của dụng cụ này thay đổi thế nào nếu ta tăng độ lớn của lực hoặc sử dụng cờ lê dài hơn?

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.

Câu hỏi tr 83 CH 1

1. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh.

2. Lực $\vec{F}$ nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ?

3. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc những yếu tố nào?

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 $\vec{F}$ 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.

Câu hỏi tr 83 CH 2

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.

1. Trong các tình huống ở Hình 21.2a, b, thước OA quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ?

2. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong Hình 21.2.

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.cos20⁰cm = 0,5. cos20⁰m

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

Câu hỏi tr 84 CH 1

1. Nếu bỏ lực $\vec{F_{1}}$ thì đĩa quay theo chiều nào?

2. Nếu bỏ lực $\vec{F_{2}}$ thì đĩa quay theo chiều nào?

3. Khi đĩa cân bằng lập tích F₁.d₁và F₂.d₂rồi so sánh.

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 $\vec{F_{1}}$ thì đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ.

2.

Nếu bỏ lực $\vec{F_{2}}$ thì đĩa quay theo chiều kim đồng hồ

3.

Moment lực $\vec{F_{1}}$ là: M₁= F₁.d₁

Moment lực $\vec{F_{2}}$ là: M₂= F₂.d₂

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

Câu hỏi tr 84 CH 2

a) Sử dụng kiến thức về moment lực giải thích vì sao chiếc bập bênh đứng cân bằng.

b) Cho biết người chị (bên phải) có trọng lượng P₂= 300 N, khoảng cách d₂= 1 m, còn người em có trọng lượng P₁= 200 N. Hỏi khoảng cách d₁phải bằng bao nhiêu để bập bênh cân bằng nằm ngang?

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:

$\begin{array}{l} F_{1} . d_{1} = F_{2} . d_{2} \Leftrightarrow P_{1} . d_{1} = P_{2} . d_{2} \\ \Rightarrow d_{1} = \frac{P_{2}}{P_{1}} . d_{2} = \frac{300}{200} .1 = 1, 5 (m) \end{array}$

Câu hỏi tr 85 HĐ

1. Đặt một chiếc thước dài trên bàn. Cho một bạn nâng một đầu thước lên và giữ yên (Hình 21.7). Hỏi:

- Khi thay đổi lực nâng $\vec{F}$ ta thấy thước quay quanh trục nào?

- Khi thước đang đứng yên ở vị trí như Hình 21.7, ta có thể áp dụng quy tắc moment lực được không và áp dụng như thế nào?

2: Khi một vật không có điểm tựa cố định. Ví dụ, thanh cứng tựa vào bức tường nhẵn, đầu dưới của thanh đặt trên bàn nhám (Hình 21.8). Khi đó ta có thể áp dụng được quy tắc moment lực được không và áp dụng như thế nào?

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải chi tiết:

1.

- Khi thay đổi lực nâng $\vec{F}$ 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.

Câu hỏi tr 85 CH

Áp dụng điều kiện cân bằng tổng quát vào thanh cứng tựa tường (Hình 21.8).

a) Viết điều kiện cân bằng thứ nhất

b) Viết điều kiện cân bằng thứ hai đối với trục quay A.

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.

=> $\vec{N_{A}} + \vec{N_{B}} + \vec{P} + \vec{F_{m s n}} = \vec{0}$

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

+ Tại G: $\vec{P}$ làm thanh có xu hướng quay theo chiều kim đồng hồ: $M_{G} > 0$

+ Tại B: $\vec{N_{B}}$ làm thanh có xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ: $M_{B} < 0$

=> Điều kiện cân bằng đối với trục quay A: $M_{G} - M_{B} = 0 \Leftrightarrow M_{G} = M_{B}$

Lí thuyết

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