Giải vật lí 10 bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định – Momen lực
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định – Momen lực - sách giáo khoa vật lí 10 trang 103. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 10 bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định – Momen lực nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định
Đối với một vật rắn có trục quay cố định:
- Lực có giá đi qua trục quay không gây tác dụng cho vật. Lực chỉ gây ra tác dụng khi giá của nó không đi qua trục quay.
- Giá của lực càng xa trục quay thì tác dụng làm quay vật càng mạnh.
- Vật chỉ đứng yên nếu tác dụng lực có giá đi qua trục quay.
Nếu một vật rắn có trục quay cố định chịu tác dụng của hai lực $\overrightarrow{F_{1}}$ và $\overrightarrow{F_{2}}$ có giá không đi qua trục quay, vật chỉ đứng yên khi tác dụng làm quay theo chiều kim đồng hồ của $\overrightarrow{F_{1}}$ cân bằng với tác dụng làm quay theo chiều ngược kim đồng hồ của lực $\overrightarrow{F_{2}}$.
II. Momen lực
Momen lực đối với một 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 (N.m)
Trong đó:
M: là momen lực (N.m)
F: lực tác dụng vào vật (N).
d: cánh tay đòn (m), là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay.
III. Điều kiện cân bằng cả 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.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Momen lực đối với một trục quay...
Momen lực đối với một trục quay là gì? Cánh tay đòn của lực là gì?
Bài giải:
Khi nào thì lực tác dụng vào một vật có trục quay cố địng không làm cho vật quay?
Momen lực đối với một 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 (N.m)
Trong đó:
M: là momen lực (N.m)
F: lực tác dụng vào vật (N).
d: cánh tay đòn (m), là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay.
Lực tác dụng vào một vật có trục quay cố định không làm cho vật quay khi giá của lực đi qua trục quay.
Giải câu 2: Phát biểu điều kiện cân bằng của...
Phát biểu điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực).
Bài giải:
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.
Giải câu 3: Hãy vận dụng quy tắc momen lực vào...
Hãy vận dụng quy tắc momen lực vào các trường hợp sau:
a. Một người dùng xà beng để đẩy một hòn đá (Hình 18.3).
b. Một người cầm càng xe cút kít nâng lên (Hình 18.4).
c. Một người cầm hòn gạnh trên tay (Hình 18.5).
Bài giải:
a. FA.OA = FB.OB
b. P.d1 = F.d2
với d1, d2 là cánh tay đòn của lực F và trọng lực P.
c. P.d1 = F.d2
với d1, d2 là cánh tay đòn của lực F và trọng lực P.
Giải câu 4: Một người dùng búa để nhổ một chiếc...
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.
Bài giải:
Áp dụng quy tắc momen, ta có:
F. d1 = Fc.d2 $\Rightarrow $ $F_{c} = F\frac{d_{1}}{d_{2}} = 100.\frac{20}{2} = 100.10 = 1000$ N.
Giải câu 5: SGK vật lí 10 trang 103:
Hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của chiếc cân (Hình 18.7)
Bài giải:
Nguyên tắc hoạt động của chiếc cân dựa vào quy tắc momen.
Áp dụng quy tắc momen: Phộp.d1 = Pquả nặng . d2
Với d1, d2 là cánh tay đòn của trọng lực của hộp và trọng lực của quả nặng.
$\Rightarrow $ mhộp.g.d1 = mquả nặng.g.d2
Vì d1 = d2 nên mhộp = mquả nặng.