SGK Vật Lí 10 - Bài 22. Ngẫu lực

Ngẫu lực
Dùng tay vặn vòi nước, ta đa tác dụng vào vòi nước những lực có đặc điểm gì ? Khi chế tạo bánh xe, bánh đà, tại sao phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm của các vật đó ?
Hình 22.1
Hình 22.
Hình 22.4 Xu hướng chuyển động li tâm của hai phần 1 và 2 triệt tiêu nhau.
- NGẪU LỰC LÀ GÌ ?
Định nghĩa
Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực.
Ví dụ
Dùng tay vặn vòi nước ta đã tác dụng vào vòi một ngẫu lực (Hình 22.1).
Dùng tuanơvit để vặn đinh ốc, ta tác dụng vào . tuanơvit một ngẫu lực (Hình 22.2).
Khi ô tô sắp qua đoạn đường ngoặt, người lái xe tác dụng một ngẫu lực vào tay lái (vô lăng) (Hình 22.3).
- TÁC DỤNG CỦA NGẪU Lực ĐỐI VỚI MỘT VẬT RẮN
1 .Trường họp vật không có trục quay cố định
Thí nghiệm và lí thuyết đều cho thấy, nếu vật chỉ chịu tác dụng của ngẫu lực thì nó sẽ quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực (Hình 22.4).
Trong chuyển động quay này, xu hướng chuyển động li tâm của các phần của vật ở ngược phía đối vói trọng tâm triệt tiêu nhau nên ừọng tâm đứng yên. Vì vậy, trục quay đi qua trọng tâm không chịu lực tác dụng.
HI Chứng minh rằng momen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.
Truông hợp vật có trục quay cố định
Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục cố định đó. Nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm của vật sẽ chuyển động tròn quanh trục quay. Khi ấy, vật có xu hướng chuyển động li tâm nên tác dụng lực vào trục quay làm trục quay bị biến dạng. Nếu vật quay càng nhanh, xu hướng chuyển động li tâm của vật càng lớn, thì trục quay • bị biến dạng càng nhiều và có thể gãy.
Vì vậy, khi chế tạo các bộ phận quay của máy móc (như bánh đà, bánh xe ô tô...) thì phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm của bánh đà, bánh xe một cạch chính xác nhất.
Momen của ngẫu lục
Ta hãy tính momen của ngẫu lực đối với một trục quay o vuông góc với mặt phẳng của ngẫu lực
(Hình 22.5).	'
M = Fỵdỵ + F2đ2 M = Fj (dỵ + d2)
hay	M = Fd	(22.1)
trong đó F là độ lớn của mỗi lực, còn d là khoảng cách giữa hai giá của hai lực và được gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực.HI
Hệ hai lực song song, ngược chiều có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực.
Ngẫu lực tác dụng vào một vật chi làm cho vật quay chứ không tịnh tiến.
Momen cùa ngẫu lực :
' F: độ lớn cùa mỗi lực (N)
M= Fd d: cánh tay đòn cùa ngẫu lực (m)
_ M: momen cùa ngẫu lực (N.m)
Momen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí cùa trục quay vuông góc với mặt phẳng chúa ngẫu lực.
CÂU HÒI VÀ BÀI TẬP
Ngẫu lực là gì ? Nêu một vài ví dụ vế ngẫu lực.
Nêu tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn.
Viết công thức tính momen của ngẫu lực. Momen của ngẫu lực có đặc điểm gì ?
Hai lực của một ngẫu lực có độ lớn F= 5,0 N. Cánh tay đòn của ngẫu lực ở = 20 cm. Momen của ngẫu lực là :
A. 100 N.m;	B. 2,0 N.m ;
c. 0,5 N.m;	D. 1,0 N.m.
Một ngậu lực gồm hai lực Ẽ, và Ă2 có F, -= F2 = F và có cánh tay đòn d.
■Momen của ngẫu lực này là
(^ - F2)ờ.
2Fd.
Fd.
Chưa biết được vì còn phụ thuộc vào vị trí của trục quay.
Một chiếc thước mảnh có trục quay nằm ngang đi qua trọng tâm 0 của thước. Dùng hai ngón tay tác dụng vào thước một ngẫu lực đặt vào hai điểm A và B cách nhau 4,5 cm và có độ lớn FA = Fq = 1 N (Hình 22.6a).
Tính momen của ngẫu lực.
Thanh quay đi một góc a = 30°. Hai lực luôn luôn nằm ngang và vẫn đặt tại A và B (Hình 22.6b). Tính momen của ngẫu lực.