Giải bài tập Vật lý 10 Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Mômen lực
§18. CÃN BĂNG CÚA MỘT VẬT cổ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH - MOMEN Lực A. KIẾN THỨC Cơ BẢN I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực 1. Mo men lực Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc 'trùng cho tác dụng làm ' quay của lực và dược do bàng tích của lực với cánh tay dòn cua nó. M = F.d . (18.1) Đơn vị của Momen lực là Niutơn mét (N.m). ■ d: cánh tay đòn (là khoảng cách từ trục quay đến glá của lực). Hình 18.4 II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực) Quy tắc Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Chú ý Quy tắc momen lực 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. B. HOẠT ĐỘNG C1. Hãy viết quy tắc momen lực cho chiếc cuốc chim khi cân bằng (Hình 18.1). _ í ....z... ỉ Hình 18.1 c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Momen lực đối với một trục quay là gì? Cánh tay đòn của lực là gì? Khi nào thì lực tác dụng vào một vật có trục quay cô’ định không làm cho vật quay. Phát biểu điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực). Hãy vận dụng quy tắc momen lực vào các trường hợp sau: a) Một người dùng xà beng để bẩy một hòn đá (Hình 18.2). b) Một người cầm càng xe cút kít nâng lên (Hình 18.3) Một người cầm hòn gạch trên tay (Hình 18.4). Một người dùng búa để nhố’ một chiếc đinh (Hình 18.5Ỵ. Khi người ấy tác dụng một lực 100N vào đầu búa thì đinh bát đầu chuyển động. Hãy tính lực cản của gồ tác dụng vào đinh. Hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của chiếc cân (Hình 18.6). D. LỜI GIẢI • Hoạt động Hỉnh 18.6 2 cm Hỉnh 18.5 Cp Quy tắc momen cho cuôc chim có trục quay tạm thời qua o. M/ = MF2, o Fj.di = F2.d2. 7o 70 • Câu hỏi và bài tập * Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích độ lớn của lực với tay đòn của nó: M = Fd. * Khi giá của của lực đi qua trục quay (d = 0) thì lực không làm vật quay (M = 0) Trang 102. SGK. a) Quy tắc momen cho đòn bẩy: FA.dA=FB.dB Fa.OA = Fb.OB. Fb = Lực ấn của tay lên đòn bẩy Fa = Lực đè của hòn đá lên đòn bẩy (phản lực tại o không gây mômen) (hình 18.8) b) Khi người cầm càng xe cút kít nâng lên, xe là vật có trục quay (trục bánh xe) cân bằng dưới tác dụng của hai lực gây momen là: P và F. c) Xương ống tay là vật có trục quay tại khủy tay o, cân bằng dưới dạng tác dụng của hai lực gây mômen là: ' ’////////////////////'/77' P Hình 18.9 cho xương: F.dp - P.dp Hình 18.11 Búa là vật có trục quay tạm thời qua (0) cân bằng dưới tác dụng của hai lực: Lực kéo của tay F có tay đòn di = 20cm Lực ma sát nghỉ cực đại có tay đòn d2 Quy tắc momen: F.di = Fms ,d2 = 20 cm Fms = i F = ^.100 = 1000 (N) d, 2 Khi cân thăng bằng thì đòn cân là vật có trục quay qua (O) cân bằng dưới tác dụng của hai lực: Trọng lượng quả cân Pc Trọng lượng hàng ph Quy tắc momen cho đòn bẩy: phdh = pcdc mhg.dh = mcg.dc Do dh = dc nên Iĩih = mc khối lượng hàng bằng khối lượng ghi ở trên quả cân.