Vật lí 10, giải lí 10 cánh diều Chủ đề 3. Lực và chuyển động

Bài 6. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật trang 71, 72, 73, 74, 75 Vật Lí 10 Cánh diều


Khi dùng dụng cụ tháo bánh ô tô như hình 6.1, một người thợ học việc tác dụng hai. Hãy thảo luận để thiết kế thí nghiệm và tiến hành kiểm chứng công thức (1). Số quả cân phải treo tại O trong hình 6.4 là bao nhiêu để công thức (1) . Cho vật là miếng bìa phẳng như hình 6.5. Viết biểu thức tính mômen lực M1 , M2 của mỗi lực F1 , F2 đối với trục quay theo các. Nếu lực tác dụng không đổi thì người thợ cầm vào cờ lê ở A hay ở B. Thành phần F2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào. Tính mômen của

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Câu hỏi tr 71

Hãy thảo luận để thiết kế thí nghiệm và tiến hành kiểm chứng công thức (1).

Lời giải chi tiết:

Học sinh tự thiết kế và tiến hành kiểm tra

Hướng dẫn cách thiết kế thí nghiệm và kiểm tra:

- Dụng cụ: 1 thước cứng, mảnh, đồng chất; các quả cân có trọng lượng bằng nhau và xác định

- Tiến hành: Treo thước bởi hai sợi dây đàn hồi, treo các quả cân ở hai vị trí xác định trên thước, xác định lực của các vị trí treo quả cân.

Câu hỏi tr 72

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

 

Số quả cân phải treo tại O trong hình 6.4 là bao nhiêu để công thức (1) được nghiệm đúng

 

 

Phương pháp giải:

F = F1 + F2

Lời giải chi tiết:

Để nghiệm lại công thức \(\frac{{O{O_1}}}{{O{O_2}}} = \frac{{{F_2}}}{{{F_1}}}\), ta cần phải treo 5 quả cân tại O.

2. Vận dụng

 

Cho vật là miếng bìa phẳng như hình 6.5. Hãy vận dụng quy tắc tổng hợp hai lực song song, cùng chiều để xác định trọng tâm của vật. Nghiệm lại bằng phương án xác định trọng tâm của vật phẳng.

 

 

Phương pháp giải:

Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều: Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều F1 và F2 là một lực F song song, cùng chiều với lực ấy và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần:

F = F1 + F2

Điểm đặt của hợp lực là trọng lực tác dụng lên vật

Lời giải chi tiết:

 

Câu hỏi tr 73

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

 

Viết biểu thức tính mômen lực M, Mcủa mỗi lực F, Fđối với trục quay theo các đại lượng cho trên hình.

 

 

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa vật lí 10 trang 73

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết:

Ở hình 6.7a, F1 vuông góc với thanh nên khoảng cách từ trục quay của vật đến giá của F1 chính là l1

=> M1 = F1 . l1 = F1 . d1

Ở hình 6.7b, F2 tạo một góc θ so với thanh, F2y vuông góc với thanh

 

M2 = M2y = F2y .l1 = F2 .l1 .sinθ

2. Luyện tập

 

Nếu lực tác dụng không đổi thì người thợ cầm vào cờ lê ở A hay ở B (hình 6.8) sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn?

 

 

 Phương pháp giải:

Đại lượng đặc trưng cho tác dụng là quay của một lực là mômen lực của nó. Mômen lực được xác định bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vecto lực (giá của lực)

M = F.d

Lời giải chi tiết:

Mômen lực càng lớn thì người thợ sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn

Đối với lực tác dụng không đổi thì mômen lực tỉ lệ thuận với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vecto lực

Từ hình vẽ ta thấy dA < dB  => MA < MB

=> Người thợ cầm vào cờ lê ở vị trí B sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn.

3. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

 

Thành phần F2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào? Có giống với xu hướng làm quay của Fvới thanh không?

 

 

Phương pháp giải:

Thành phần vuông góc với thanh mới có tác dụng làm thanh quay

Lời giải chi tiết:

F2y có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống nên làm thanh quay theo chiều từ trên xuống

F được phân tích thành 2 thành phần, F2x không có tác dụng làm quay vì khoảng cách từ trục quay đến giá của thành phần lực này bằng 0, nên F2y giống với xu hướng làm quay của F2 với thanh

Câu hỏi tr 74

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

 

Tính mômen của từng lực trong hình 6.10 đối với trục quay của vô lăng. Mỗi mômen lực này có tác dụng làm vô lăng quay theo chiều nào?

 

 

Phương pháp giải:

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết:

M1 = F1 . d1 = 15.0,2 = 3 (N.m)

M2 = F2 . d2 = 15.0,2 = 3 (N.m)

Hai mômen lực này có tác dụng làm vô lăng quay theo chiều cùng chiều kim đồng hồ.

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Chứng tỏ rằng tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d

Phương pháp giải:

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết:

Xét ngẫu lực tác dụng vào vật có trục quay bất kì O:

 

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \)là: \({M_1} = {F_1}.{d_1}\)      (1)

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) là: \({M_2} = {F_2}.{d_2}\)      (2)

Ta có mômen của ngẫu lực là: M = F.d  

Từ (1) và (2): Tổng mômen của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) là:

\({M_1} + {M_2} = {F_1}.{d_1} + {F_2}.{d_2}\)

Do F1 = F2 = F và d1 + d2 = d nên \({M_1} + {M_2} = F({d_1} + {d_2}) = F.d\)

=> Tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d

3. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

 

Chỉ ra chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F, Flên vật trong hình 6.11 đối với trục quay O. Từ đó, thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định.

 

 

Phương pháp giải:

Quan sát hình

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết:

Chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F1 , F2 lên vật trong hình 6.11 đối với trục quay O là làm vật quay theo chiều kim đồng hồ.

Điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định: (chọn chiều quay là chiều dương; quy ước M>0 với mômen có xu hướng làm vật quay theo chiều dương và M

+ Một vật có trục quay cố định sẽ cân bằng khi tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng với tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

Câu hỏi tr 75

1. Luyện tập

 

Chứng tỏ rằng vật ở hình 6.11 sẽ cân bằng khi:

\(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\)

 

 

Lời giải chi tiết:

Giả sử F1 quay ngược chiều kim đồng hồ, F2 quay cùng chiều kim đồng hồ để vật có xu hướng cân bằng

Khi đó ta có M 12>0

Khi cân bằng thì M = 0 hay -M1 + M2 = 0

=> M1 = M2

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\\ \Rightarrow \frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\end{array}\)

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật

Lời giải chi tiết:

Điều kiện cân bằng của vật:

+ Hợp lực tác dụng lên vật bằng không

+ Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không.

3. Vận dụng

 

Mô tả xu hướng chuyển động của vật như trong hình 6.12 nhưng với hai lực Fvà Fkhông cùng độ lớn.

 

 

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải chi tiết:

Ta thấy hai lực song song, ngược chiều và F1 = F2 nên hợp lực bằng 0. Khi đó, mômen lực của hai lực cùng chiều, tổng mômen lực đối với trục quay bất kì khác 0 nên vật quay, vật không cân bằng.


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
  • Bài tập chủ đề 3 trang 76, 77, 78 Vật Lí 10 Cánh diều

    Một người có khối lượng 60,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 20,0 kg. Từ công thức liên quan, hãy biểu diễn đơn vị của áp suất và khối lượng riêng qua các đơn vị cơ bản trong hệ SI.Một thiết bị vũ trụ có khối lượng 70,0 kg. Gọi tên và mô tả hướng của các lực trong các tình huống thực tế sau. Người ta thả một quả cầu kim loại vào một ống hình trụ chứa đầy dầu. Một người kéo dây để giữ thùng hàng như hình 1. Độ sâu của nước trong một bể bơi thay đổi trong khoảng từ 0,80 m đến 2,4 m. Khối lượng riê

  • Bài 5. Tổng hợp và phân tích lực trang 65, 66, 67, 68, 69, 70 Vật Lí 10 Cánh diều

    Ngày 23-3-2021, siêu tàu Ever Given (E-vơ Ghi-vòn), mang cờ Panama (Pa-na-ma), bị mắc. Biểu diễn quy tắc cộng vectơ cho trường hợp lực. Thảo luận, đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương. Xác định độ lớn và hướng của hợp lực F bằng cách dựng các vectơ lực P và lực Fđ đúng tỉ lệ. Thảo luận để thiết kế phương án thí nghiệm khác không cần sử dụng hệ thống ròng rọc và các quả cân. Có thể dùng lực kế đo trực tiếp các lực. Xác định hợp lực của hai tàu kéo trong

  • Bài 4. Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng trang 61, 62, 63, 64 Vật Lí 10 Cánh diều

    Tượng Phật Di Lặc tại chùa Vĩnh Tràng (Mỹ Tho, Tiền Giang) là một trong những. Tính khối lượng của một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước. Chứng tỏ rằng áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn có độ lớn. So sánh độ lớn áp lực, diện tích bị ép của trường hợp (2), (3) với trường hợp (1) . Từ định nghĩa đơn vị lực, hãy chứng tỏ. Ước tính áp suất do một người tạo ra trên sàn khi đứng bằng cả hai chân. Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất Δp giữa hai điểm trong chất lỏ

  • Bài 3. Ba định luật Newton về chuyển động trang 57, 58, 59, 60 Vật Lí 10 Cánh diều

    Ta đã biết rằng nếu một vật bị biến đổi chuyển động (có gia tốc) thì phải có lực tác dụng lên. Một vật đang chuyển động có cần lực để giữ cho nó tiếp tục chuyển động không. Hãy giải thích vì sao khi xe phanh gấp thì người ngồi trên ô tô bị nghiêng về phía trước. Vận dụng mối liên hệ ở phương trình (1) để giải thích các hiện tượng sau. Biểu diễn hợp lực và gia tốc của người nhảy dù khi đang rơi chưa bung dù và khi dù đã bung. Một vật rơi xuống, khi va chạm với mặt đất thì giảm tốc độ đột ngột về

  • Bài 2. Một số lực thường gặp trang 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 Vật Lí 10 Cánh diều

    Ở phần trước, ta đã biết gia tốc mà vật có được là do có lực tác dụng lên vật. Quan sát hình 2.1 và cho biết người nào tác dụng lực đẩy. Xác định hướng và độ lớn của hợp lực tác dụng lên ô tô. Biểu diễn trọng lực tác dụng lên quả táo (G là trọng tâm).Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, ta có thể thực hiện như sau. Tính độ lớn trọng lực tác dụng lên bạn. Từ bảng 2.1, xác định gia tốc rơi tự do ở vị trí thực hiện phép đo.Xác định số chỉ đo trọng lượng của các quả cân trong Bảng 2.1

>> Xem thêm