Giải bài 14 Momen lực. Điều kiện cân bằng của vật - Sách chân trời sáng tạo vật lí 10. Phần dưới sẽ hướng dẫn giải bài tập và trả lời các câu hỏi trong bài học. Cách làm chi tiết, dễ hiểu. Hi vọng các em học sinh nắm tốt kiến thức bài học..
Mở đầu: Trò chơi bập bênh ở Hình 14.1, người lớn ở đầu bên tráu "nâng bổng" một bạn nhỏ ở đầu bên phải. Nhưng cũng có khi bạn nhỏ ở đầu bên phải lại có thể " nâng bổng" được người lơ ở đầu bên trái. Dựa vào nguyên tắc nào mà bạn nhỏ có thể làm được như vậy ?
Trả lời: Dựa vào tính chất của momen lực và ngẫu lực , vị trí của người lớn ngồi gần điểm tựa hơn, em bé ngồi xa điểm tựa hơn làm cho em bé có thể "nâng bổng" người lớn.
1. Moment lực - moment ngẫu lực
Câu hỏi 1: Quan sát Hình 14.2, mô tả chuyển động của cánh cửa khi chịu lực tác dụng của bạn học sinh.
Trả lời: Cánh cửa quay 1 góc bằng 90o với tâm là chiếc bản lề nhờ hướng của tổng hợp lực do con người tác dụng.
Câu hỏi 2: Quan sát Hình 14.4, nhận xét về khả năng lắp bu lông khi đặt áp lực ở các vị trí khác nhau trên cờ lê.
Trả lời:
F đặt ở vị trí a, khả năng lắp bu lông là khó khăn nhất, tốn nhiều sức nhất
F đặt ở vị trí b, khả năng lắp bu lông dễ dàng hơn đặt ở vị trí a
F đăt ở vị trí c là khả năng lắp bu lông dễ dàng nhất.
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Câu hỏi 3: Lực có gây ra tác dụng làm quay vật không nếu có phương song song với trục quay? Dựa vào tình huống trong Hình 14.4 để minh họa cho câu trả lời của em.
Luyện tập 1: Xét lực tác dụng vào mỏ lết có hướng như Hình 14.5. Hãy xác định cách tay đòn và độ lớn của moment lực. Biết F= 50N, l=20cm và = 20o.
Câu hỏi 4: 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 lăng khi lái ô tô ( Hình (14.6b).
b, Nhận xét tính chất của các cặp lực này và chuyển động của các cặp đang xét.
Câu hỏi 5: Có thể xác định được lực tổng hợp của ngẫu lực không ? Tại sao?
Vận dụng 1: Ngoài các ví dụ được nêu trong bài học hãy tìm hiểu và trình bày những ứng dụng của ngẫu lực trong đời sống. Gợi ý: Các em có thể tham khảo các trường hợp được giới thiệu trong Hình 14.8.
2. Quy tắc moment
Câu hỏi 6: 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)
Câu hỏi 7: 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.
Câu hỏi 8: Nêu điều kiện để thanh chắn đường tàu trong hình 14.9:
a, Không có chuyển động tịnh tiến. Biết chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó.
b, Không có chuyển động quay.
Luyện tập 2: Xét hai vật có khối lượng lần lượt là m1= 5kg, m2= 2kg được đặt trên một thanh thẳng nằm ngang có khối lượng không đáng kể. Hệ nằm cân bằng trên một cạnh nêm có mặt cắt được mô tả như Hình 14.13. Hãy xác định d2 và độ lớn lực do cạnh nêm tác dụng lên điểm tựa O. Biết d1= 20 cm.
Vận dụng 2: Dựa vào điều kiện cân bằng, hãy nêu và phân tích các yếu tố an toàn trong tình huống được đưa ra trong Hình 14.14
Bài tập 1: Người ta các dụng lực có độ lớn 80N lên tay quay để xoay chiếc cối xay như Hình 14P.1. Co rằng
có phương tiếp tuyến với bề mặt cối xay, khoảng cách từ tay quay đến tâm là d= 40 cm. Xác định moment của lực
đối với trục qua tâm cối xay
Bài tập 2: Để nhổ một cây định ghim vào bàn tạo thành một góc 30o so với phương thẳng đứng, ta tác dụng lực F = 150N theo phương vuông góc với cán búa như Hình 14P.2. Búa có thể quay quanh trục quay vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại O, khoảng cách từ điểm đặt tay đến trục quay là 30 cm và khoảng cách từ đầu đinh đến trục quay là 5cm. Xác định lực do búa tác dụng lên đinh.