BÀI 14: MOMENT LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 14: MOMENT LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT
1. MOMENT LỰC - MOMENT NGẪU LỰC
Ví dụ 1
Hình vẽ
Ảnh
Hình 14.3. Lực tác dụng lên cờ lê để tháo đai ốc
Ảnh
Hình 14.2. Mở cánh cửa bằng cách tác dụng lực
Tác dụng lực làm cánh cửa quay (Hình 14.2) và làm cho cờ lê quay từ đó có thể giúp tháo đai ốc (Hình 14.3)
Câu hỏi 1
Hình vẽ
1. Quan sát hình 14.2, mô tả chuyển động của cánh cửa khi chịu lực tác dụng của bạn học sinh. 2. Lực có gây ra tác dụng làm quay vật không nếu có phương song song với trục quay? Dựa vào tình huống trong Hình 14.2 để minh hoạ cho câu trả lời của em.
Ảnh
Trả lời câu hỏi 1
Hình vẽ
1. Khi tác dụng lực vào cửa sổ có hướng phù hợp thì lực này làm cánh cửa quay. 2. Tác dụng lực có phương song song với trục quay lên các cạnh của cửa thì không làm cửa quay
Ví dụ 2
Hình vẽ
Ảnh
Hình 14.4. Lắp bu lông khi đặt lực ở những vị trí khác nhau trên cờ lê
Quan sát hình 14.4, nhận xét về khả năng lắp bu lông khi đặt lực ở các vị trí khác nhau trên cờ lê
Ảnh
Trả lời ví dụ 2
Hình vẽ
Tác dụng lực như ở Hình 14.4a SGK thì không làm ba lông quay, còn lực ở Hình 14.4b,c SGK thì có làm bu lông quay. Trong đó, lực ở Hình 14.4c SGK để làm bu lông quay hơn.
Trả lời câu hỏi 2
Hình vẽ
a) Cặp lực tác dụng lên vòi nước và vô lăng là latex(vecF_1) và latex(vecF_2) như trong Hình 14.6a,b SGK. b) Tinh chất của các cặp lực: Hai lực song song, ngược chiều và cùng độ lớn. Các vật đang xét đang thực hiện chuyển động quay quanh trục của nó.
a) Định nghĩa moment lực
Hình vẽ
Moment 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
Ảnh
Ví dụ 3
Ảnh
Hình 14.6. Một vài ví dụ về ngẫu lực trong thực tiễn: a) lực của tay tác dụng khi vận vài nước; b) lực tác dụng vào vô lăng ô tô; c) lực tác dụng vào một thanh tự do
b) Khái niệm moment ngẫu lực
Hình vẽ
Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật được gọi là ngẫu lực. Dưới tác dụng của ngẫu lực, chỉ có chuyển động quay của vật bị biến đổi.
Ảnh
Câu hỏi 2
Hình vẽ
Quan sát Hình 14.6 và thực hiện các yêu cầu sau: a) Xác định các cặp lực của tay tác dụng khi vặn vòi nước (Hình 14.6a), cầm vô lãng khi lái ô tô (Hình 14.6b). b) Nhận xét tinh chất của các cấp lực này và chuyển động của các vật đang xét.
Ảnh
Lưu ý
Hình vẽ
Lưu ý: Dưới tác dụng của ngẫu lực, chuyển động quay của vật bị thay đổi. Vật sẽ quay: - quanh một trục có định như các vật trong Hình 14.6a và 14.6b - quanh một trục qua trọng tâm đối với vật tự do như thành trong Hình 14.6c
Ảnh
Câu hỏi 3
Ngoài các ví dụ được nêu trong bài học, hãy tìm hiểu và trình bày những ứng dụng của ngẫu lực trong đời sống. Có thể tham khảo các trường hợp được giới thiệu trong hình sau:
Ảnh
2. Quy tắc moment
Ví dụ 1
Ảnh
Hình 14.9. Thanh chắn đường tàu
Quan sát Hình 14.9 và thực hiện các yêu cầu sau: a) Xác định các lực tác dụng lên thanh chắn b) Xét trục quay là khớp nối giữa thanh chắn với trụ đỡ và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng (P) (chứa thanh chắn và trụ đỡ), những lực nào có tác dụng làm thanh chắn xoay cùng chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng (P)?
Ví dụ 2
Ảnh
Hình 14.10. Cân thăng bằng
Quan sát hình 14.10, chỉ rõ lực nào có tác dụng làm cân quay cùng chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ.
Quy tắc moment
Hình vẽ
Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, tổng độ lớn các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng độ lớn các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược lại. latex(M_1) + latex(M_2) +....= latex(M_1) + latex(M_2).....
Ảnh
Vận dụng quy tắc moment
Bài tập trắc nghiệm
Một xe đẩy chuyển vật liệu có cấu tạo như hình sau. Tổng khối lượng vật liệu và xe là 100 kg. Áp dụng quy tắc moment, tính lực nâng đặt vào tay cầm để giữ xe thăng bằng. Lấy g=9,8 m/latex(s^2)
210N
420N
100N
110N
Ví dụ
Bài tập trắc nghiệm
Một cột truyền tải điện có các dãy cáp dẫn điện năm ngang ở đầu cột và được giữ cân bằng thẳng đứng nhờ dây cáp thép gắn chặt xuống đất như hình sau. Biết dây cáp thép tạo góc 30° so với cột điện, các dây cáp dẫn điện tác dụng lực kéo F = 500 N vào đầu cột theo phương vuông góc với cột. Xác định lực căng của dây cáp thép để cột điện thăng bằng.
2000N
3000N
4000N
1000N
Điều kiện cân bằng của vật
Khi vật rắn ở trạng thái cân bằng, lực tác dụng vào vật phải có hai điều kiện sau: - Lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không. - Tổng moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì bằng không. latex(vecF_1 + vecF_2 + .... + vecF_n = vec0) latex(vecM_1 + vecM_2 + .... + vecM_n = vec0) Trong điều kiện về moment lực, ta cần quy ước các moment lực có xu hướng làm vật quay theo một chiều có giá trị dương. Từ đó, các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược với chiều dương quy ước sẽ có giá trị âm.
3. Bài tập
Trò chơi
Bài kiểm tra tổng hợp
Chọn đáp án đúng
Chọn phát biểu đúng - A. Moment lực tác dụng lên vật là đại lượng vô hướng. - false - B. Moment lực đối với một trục quay được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. - true - C. Moment lực là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của lực. - false - D. Đơn vị của moment lực là N/m. - false - false - false
Moment lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng - A. làm vật quay. - true - B. làm vật chuyển động tịnh tiến. - false - C. vừa làm vật quay vừa chuyển động tịnh tiến. - false - D. làm vật cân bằng. - false - false - false
Một bu lông nối khung chính và khung sau của xe đạp leo núi cần moment lực 15 N.m để siết chặt. Nếu bạn có khả năng tác dụng lực 40 N lên cờ lê theo một hướng bất kì thì chiều dài tối thiểu của cờ lê để tạo ra moment lực cần thiết là bao nhiêu? - A. 0,38 m. - true - B. 0,33 m. - false - C. 0,21 m. - false - D. 0,6 m. - false - false - false