DapAnHay xin giới thiệu tới bạn đọc nội dung Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức bên dưới đây. Tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tập tốt hơn môn Vật lý lớp 10 một cách hiệu quả nhất. Mời các bạn học sinh và thầy cô tham khảo.
a. Tác dụng làm quay của lực
- Ở lớp 8 các em đã học trong môn KHTN về tác dụng làm quay của lực. Muốn mô tả chính xác tác dụng của búa khi dùng để nhổ định (Hình 21.1a), ta phải đưa vào khái niệm mới là cánh tay đòn của lực.
- Cánh tay đòn của lực là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, kí hiệu là d (Hình 21.1b).
Hình 21.1. Dùng búa nhổ đinh
b. Moment lực
- Ví dụ trên cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là moment lực, kí hiệu là M.
- Moment lực đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
M = F.d
- Đơn vị của moment lực là niutơ mét (N.m).
a. Thí nghiệm
- Dùng một đĩa tròn có trục quay đi qua tâm 0, trên mặt đĩa có những lô dùng để treo những quả cân. Tác dụng vào đĩa những lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) nằm trong mặt phẳng của đĩa sao cho đĩa đứng yên (Hình 21.3). Khi đó moment của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) đã cân bằng với moment của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \). Về độ lớn ta có: F1.d1 = F2.d2
Hình 21.3
b. Quy tắc moment lực (hay điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định)
- Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Nếu chọn một chiều quay làm chiều dương thì điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định là: Tông các moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất ki) bằng 0.
\(\sum {M = 0} \)
a. Ngẫu lực là gì?
- Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng đặt vào một vật.
- Ngẫu lực tác dụng lên một vật chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến.
- Các Hình 21.5a, b là những ví dụ về ngẫu lực.
Hình 21.5. Dùng tay vặn vòi nước, điều khiển tay lái ô tô, ta tác dụng vào vật một ngẫu lực
b. Moment của ngẫu lực
- Vì hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) đều làm cho vật quay theo một chiều nên moment của ngẫu lực M được xác định: M = F1.d1 + F2.d2 hay M = F.d
- Trong đó F là độ lớn của mỗi lực, d là khoảng cách giữa hai giá của lực, gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực (Hình 21.6).
Hình 21.6
- Tác dụng của ngẫu lực lên vật chỉ làm quay vật. - Moment ngẫu lực: M = F.d = F(d1 + d2). |
---|
- Ta đã biết, vật đứng yên thì trọng lực phải cân bằng với các lực khác tác dụng lên vật.
- Như vậy, điều kiện cân bằng của một vật rắn là:
+ 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 làm chiều dương).
Điều kiện cân bằng của một vật rắn: Tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0 và tổng moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng 0. |
---|
Bài 1: 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?
Hướng dẫn giải
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.
Bài 2: Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không quay khi tổng momen của lực tác dụng bằng 0. Điều này chỉ đúng khi mỗi momen lực tác dụng được tính đối với
A. trọng tâm của vật rắn.
B. trọng tâm hình học của vật rắn.
C. cùng một trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa lực
D. điểm đặt của lực tác dụng.
Hướng dẫn giải
Chọn C.
Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không quay khi tổng momen của lực tác dụng bằng 0. Điều này chỉ đúng khi mỗi momen lực tác dụng được tính đối với cùng một trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa lực.
Bài 3: Thước AB = 100cm, trọng lượng P = 10N, trọng tâm ở giữa thước. Thước có thể quay dễ dàng xung quanh một trục nằm ngang đi qua O với OA = 30cm. Để thước cân bằng và nằm ngang, ta cần treo một vật tại đầu A có trọng lượng bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
Thanh cân bằng nằm ngang khi:
MP’(O ) = MP(O) ↔ P’.OA = P. GO
Ở đây: OA = 30cm, OG = AB/2 – AO = 20cm
↔ P’ = P. GO/OA = 10. 20/30 = 6,67 N
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Nêu được tác dụng của momen lực đối với một vật rắn quay quanh một trục.
- Nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến momen quán tính của vật.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 21 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không chuyển động tịnh tiến dưới tác dụng của các lực khi
Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không quay dưới tác dụng của các lực khi
Một vật rắn chịu tách dụng đồng thời ba lực F1, F2, F3 như hình vẽ. G là vị trí trọng tâm của vật. Câu nào sau đây là đúng cho tình huống này?
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 21để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi 1 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 84 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 84 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 83 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 85 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không chuyển động tịnh tiến dưới tác dụng của các lực khi
Một vật rắn ở trạng thái cân bằng sẽ không quay dưới tác dụng của các lực khi
Một vật rắn chịu tách dụng đồng thời ba lực F1, F2, F3 như hình vẽ. G là vị trí trọng tâm của vật. Câu nào sau đây là đúng cho tình huống này?
Một ròng rọc có bán kính 20 cm, có momen quán tính 0,04 kg.m2 đối với trục của nó. Ròng rọc chịu tác dụng bởi một lực không đổi 1,2 N tiếp tuyến với vành. Lúc đầu ròng rọc đứng yên. Bỏ qua mọi lực cản. Tốc độ góc của ròng rọc sau khi quay được 5 s là
Một chiếc đồng hồ có các kim quay đều quanh một trục. Gọi ωh, ωm và ωs lần lượt là tốc độ góc của kim giờ, kim phút và kim giây. Khi đồng hồ chạy đúng thì
Một chiếc đồng hồ có các kim quay đều quanh một trục và kim giờ dài bằng ¾ kim phút. Khi đồng hồ chạy đúng thì tốc độ dài vh của đầu mút kim giờ như thế nào với tốc độ dài vm của đầu mút kim phút ?
Một bánh xe có đường kính 50 cm quay nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên, sau 4 s thì tốc độ góc đạt 120 vòng/phút. Gia tốc hướng tâm của điểm ở vành bánh xe sau khi tăng tốc được 2 s từ trạng thái đứng yên là
Bánh đà của một động cơ từ lúc khởi động đến lúc đạt tốc độ góc 140 rad/s phải mất 2,5 s. Biết bánh đà quay nhanh dần đều. Góc quay của bánh đà trong thời gian trên bằng
Chuyển động tính tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn
Một ngôi sao được hình thành từ những khối khí lớn quay chậm xung quanh một trục. Các khối khí này co dần thể tích lại do tác dụng của lực hấp dẫn. Trong quá trình hình thành thì tốc độ góc của ngôi sao
Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh được dễ dàng?
Hình 21.1. Dùng búa nhổ đinh
Lực\(\overrightarrow F \) nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ?
Hình 21.1. Dùng búa nhổ đinh
Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc những yếu tố nào?
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.
1. Nếu bỏ lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) thì đĩa quay theo chiều nào?
2. Nếu bỏ lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) thì đĩa quay theo chiều nào?
3. Khi đĩa cân bằng lập tích F1.d1 và F2.d2 rồi so sánh.
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 d1 phải bằng bao nhiêu để bập bênh cân bằng?
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 \(\overrightarrow F \) 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?
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?
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.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *