Lý 10 Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định và Momen lực

a) Thí nghiệm

• Nếu không có lực \({\vec F_2}\) thì lực \({\vec F_1}\) làm cho đĩa quay theo chiều kim đồng hồ.

• Ngược lại nếu không có lực \({\vec F_1}\) thì lực \({\vec F_2}\) làm cho đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ. Đĩa đứng yên vì tác dụng làm quay của lực \({\vec F_2}\) cân bằng với tác dụng làm quay của lực \({\vec F_2}\).

b) Mômen lực

- Mômen lực đối với một trục quay là 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.

- Công thức: \(M{\rm{ }} = {\rm{ }}F.d{\rm{ }}\left( {N/m} \right)\)

Với:

• M : momen của lực

• d : cánh tay đòn của lực là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.

• Đơn vị momen lực:  N.m 

a) Quy tắc

• Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược lại.
• Công thức: \({M_1} = {M_2}\) hay \(\,{F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\)

b) Chú ý

- Qui tắc mômen còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay

• Nếu ta thôi không tác dụng lực F₂ vào cán, thì dưới tác dụng của lực F₁ của tảng đá, chiếc cuốc chim sẽ quay quanh trục quay O đi qua điểm tiếp xúc của cuốc với mặt đất.

Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh (Hình 18.6). Khi người ấy tác dụng một lực 100 N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Hãy tính lực cản của gỗ tác dụng vào đỉnh.

Hướng dẫn giải

Theo  quy tắc momen : F. d₁ = F_C. d₂                (1)

• Với 

(1)  ⇒ F_C = F. = 100. 

⇒ F_C = 1000 N

Vậy lực cản của gỗ tác dụng vào đinh là 1000N.

Hãy vận dụng quy tắc momen lực vào trường hợp sau: Một người dùng xà beng để đẩy một hòn đá (Hình 18.3)

Hướng dẫn giải

Một người dùng xà beng để đẩy một hòn đá 

F_A. OA = F_B.  OB

Câu 1: Một thanh AB = 7,5 m có trọng lượng 200 N có trọng tâm G cách đầu A một đoạn 2 m. Thanh có thể quay xung quanh một trục đi qua O. Biết OA = 2,5 m. Để AB cân bằng phải tác dụng vào đầu B một lực F có độ lớn bằng

Câu 2: Một thanh AB có trọng lượng 150 N, có trọng tâm G chia đoạn AB theo tỉ lệ BG = 2AG. Thanh AB được treo lên trần bằng dây nhẹ, không dãn ( Hình 18.2). Cho góc α=3⁰, lực căng dây T có giá trị là

Câu 3: Một cái xà nằm ngang chiều dài 10 m trọng lượng 200 N. Một đầu xà gắn vào tường, đầu kia được giữ bằng sợi dây làm với phương nằm ngang góc 60^o. Lực căng của sợi dây là

Câu 4: Một cái thước AB = 1 m đặt trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, có trục qua O cách đầu A một khoảng 80 cm (Hình 18.3). Một lực F₁ = 4 N tác dụng lên đầu A theo phương vuông góc với thước và lực thứ hai F₂ tác dụng lên đầu B của thước và theo phương vuông góc với thước (không vẽ trên hình). Các lực đều nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Nếu thước không chuyển động, thì lực F₂ có hướng và độ lớn

Câu 1: Một người nâng một tấm gỗ dài 1,5 m, nặng 30 kg và giữ cho nó hợp với mặt đất nằm ngang một góc 60°. Biết trọng tâm của tấm gỗ cách đầu mà người đó nâng 120 cm, lực nâng vuông góc với tấm gỗ. Tính lực nâng của người đó.

A. 300 N

B. 51,96 N

C. 240 N

D. 30 N

Câu 2: Một thanh gỗ dài 1,5 m nặng 12 kg, một đầu được gắn vào trần nhà nhờ một bản lề, đầu còn lại được buộc vào một sợi dây và gắn vào trần nhà sao cho phương của sợi dây thẳng đứng và giữ cho tấm gỗ nằm nghiêng hợp với trần nhà nằm ngang một góc 30°. Biết trọng tâm của thanh gổ cách đầu gắn bản lề 50 cm. Tính lực căng của sợi dây. Lấy g = 10 m/s² .

A. 120 N

B. 80 N

C. 40 N

D. 20 N

Câu 3: 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.

Câu 4: 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?

A. 4,38 N

B. 5,24 N

C. 6,67 N

D. 9,34 N

Câu 5: Một thanh chắn đường AB dài 9 m, nặng 30 kg, trọng tâm G cách đầu B một khoảng BG = 6 m. Trục quay O cách đầu A một khoảng AO = 2 m, đầu A được treo một vật nặng. Người ta phải tác dụng vào đầu B một lực F = 100 N để giử cho thanh cân bằng ở vị trí nằm ngang. Tính khối lượng của vật nặng mà người ta đã treo vào đầu. Lấy g = 10 m/s².

A. 30 kg

B. 40 kg

C. 50 kg

D. 60 kg

Qua bài giảng Cân bằng của một vật có trục quay cố định và Momen lực này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của momen lực.

• Phát biểu được quy tắc momen lực.

• Vận dụng được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật