Giải bài tập Vật lý 10 Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế

  • Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế trang 1
  • Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế trang 2
  • Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế trang 3
§20. CÁC DẠNG CÂN BẰNG.
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
A. KIẾN THỨC Cơ BẢN
Các dạng cân bằng
Khi cân bằng, vặt có thể ở một trong ba trạng thái cân bằng, đó là: cân bằng bển, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định.
Khi vật bị lệch ra khỏi vị tri cân bằng mà vặt không tự trỏ' vể vị tri cân bằng ban dầu thì cân bằng này gọi là cân bằng không bển
Khi vặt bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng mà tụ quay vế được vị tri ban đấu thi gọi là cân bằng bển.
Khi vật bị lệch ra khỏi vị tri cân bằng, sau dó nó thiết lặp ngay vị trí cãn bằng mới gọi là cân bằng phiếm định.
Cân bằng của một vật có mặt chân đế
Mật chân đế
Có 'những vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chúng bằng cả một mặt đáy, nhu' cốc nước đặt trên bàn, hòm gỗ đặt trên sàn nhà ... Khi ấy, mặt chân đế là mặt đáy của vật.
Có những vật tiếp xúc với mặt đỡ chỉ ỏ' một số diện tích rời nhau, nhu bàn, ghế, ôtô .... Khi ấy mặt chân đế là hình đa giác lổi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc đó.
Điếu kiện cân bằng
Điều kiện cân bàng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay là trọng tàm "rói" trẽn mặt chân đế).
Mức vững vàng của cân bằng
Mức vững vàng của càn bàng được xác định bởi độ cao của trọng tàm và diện tích của mặt chân dế. Trọng tâm của vặt cảng cao và diện tích của mặt chán đế càng nhỏ thi vật càng dễ bị lật đổ và ngược lai.
B. HOẠT ĐỘNG
C1. Hãy xác định mặt chân đê' của khối hộp ở các vị trí 1,2, 3, 4. (Hình 20.1)
C2. Hãy trả lời hai câu hỏi ở phẩn mở bài.
o 3	4
Hình 20.1
c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Thế nào là dạng cân bằng bền (CBB)? Không bền (CBKB)? Phiếm định (CBPĐ)?
VỊ trí trọng tâm của vật có vai trò gì đốỉ với mỗi dạng cân bằng?
4.
Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì?
Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của:
Nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây (Hình 20.3).
Cái bút chì được cẩm vào con dao nhíp (Hình 20.4).
Quả cầu đồng châ't' trên một mặt có dạng như hình 20.5.
Hỉnh 20.5
Người ta đã làm thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của trạng thái cân bằng ở những vật sau đây?
a) Đèn để bàn.	b) Xe cần cấu.	c) 0 tô đua.
Một xe tải lần lượt chở các vật liệu sau với khôi lượng bằng nhau: thép lá, gỗ và vải. Trong trường hợp nào thì xe khó bị đổ nhất? Dễ bị đổ nhất?
D. LỜI GIẢI
Hoạt động
Cl. Ở vị
trí 1: Mặt
chân
đế
là
mặt
AB.
Ở vị
trí 2: Mặt
chân
đế
lậ
mặt
AC.
Ở vị
trí 3: Mặt
chân
đế
là
mặt
AD.
Ở vị
trí 4: Mặt
chân
đế
là
cạnh A.
C2. - Ô tô chất nhiều hàng trên nójc thì trọng tâm G của ô tô bị nâng cao lên. Khi chạy ở chỗ đường nghiêng thì diện tích mặt chân đế của ô tô lại bị thu hẹp. Vì hai lí do trên mà giá của trọng tâm đi qua mặt chân đế ở gần mép mặt chân đế nên ô tô dễ bị đổ.
- Ớ đáy con lật đật được gắn một khôi chì nặng nên trọng tâm G của lật đật ở sát mặt đỡ (rất tháp), vì vậy nó không thể rơi ra ngoài mặt chân đế nên con lật đật không thể đổ được.
• Câu hỏi và bài ỉập
- Dạng CBB là dạng cân bằng mà nếu vật lệch khỏi vị trí cân bằng
thì trọng lực gây mômen lực đưa vật về vị trí đó.
Dạng CBKB là dạng cân bằng mà nếu vật lệch khỏi vị trí cân bằng thì mômen trọng lực không thể đưa vật về vị trí đó được.
Dạng CBPĐ là dạng cân bằng mà trọng tâm của vật có cô' định hoặc G có độ cao không đổi.
- Với dạng CBB và CBKB thì trọng tâm của vật càng thâ'p mức
vững vàng của cân bằng càng cao.
Với dạng CBPĐ thì vị trí của G không ảnh hửởng gì tới mức vững vàng của cân bằng.
Học sinh xem trang 109 SGK.
a) CBKB. (Vì nếu lệch khỏi vị trí này thì mômen trọng lực làm người ngã).
CBB. (Vì nếu dao lệch khỏi vị trí này thì mômen trọng lực lại đưa dao về vị trí â'y).
Quả	cầu	bên trái:	CBPĐ
Quả	cầu	ỗ giữa:	CBKB
Quả	cầu	bên phải:	CBB
a) Đê nặng, mặt chân đế rộng, chao đèn nhẹ, cần đèn nhẹ và không
quá dài (để có trọng tâm thấp và không thể rơi ra ngoài mặt chân đế khi ta nâng hạ cần đèn).
Thân xe có khôi lượng rất lớn, xe có mặt chân đế rộng, cần cẩu nhẹ và dài vừa phải (để khi cẩu hàng, trọng tâm vẫn không thể rơi ra ngoài mặt chân đế).
o tô đua phải có mặt chân đế rộng, trọng tâm thấp.
Với khổì lượng như nhau thể tích của vải là lớn nhất của thép là nhỏ nhất; vì vậy trọng tâm xe chở vải cao nhất, xe dễ đổ nhất, trọng tâm xe chở thép là thấp nhất nên xe khó đổ nhất.