Giải vật lí 10 cánh diều bài Mômen lực, điều kiện cân bằng của vật.
Mở đầu:
Khi dùng dụng cụ tháo bánh ô tô như hình 6.1, một người thợ học việc tác dụng hai lực cùng độ lớn và cùng hướng lên dụng cụ. Phép cộng vectơ hai lực đó cho kết quả khác 0 nhưng đụng cụ lại đứng yên. Vậy, tông hợp lực của hai lực song song này được xác định như thế nào mà không làm dụng cụ chuyên động?
Trả lời:
Trả lời: Lực tổng hợp (F') bằng tổng 2 lực tại A và C
F'= F +F =2F
Lực F' được đặt tại B và cân bằng với lực nâng của chiếc dụng cụ, vậy nên dụng cụ không chuyển động.
I. Tổng hợp lực song song
Câu hỏi 1: Hãy thảo luận để thiết kế thí nghiệm và tiến hành kiểm chứng công thức (1).
Trả lời:
- 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.
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Câu hỏi 2: Số quả cân phải treo tại O trong hình 6.4 là bao nhiêu để công thức (1) được nghiệm đúng
Vận dụng 1: 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.
II. Mômen lực
Câu hỏi 3: Viết biểu thức tính mômen lực M1 , M2 của mỗi lực F1 , F2 đối với trục quay theo các đại lượng cho trên hình.
Luyện tập 1: 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?
Câu hỏi 4 : Thành phần F2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào? Có giống với xu hướng làm quay của F2 với thanh không?
II.Ngẫu lực. Mômen ngẫu lực
Câu hỏi 5: 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?
Câu hỏi 6: Chứng tỏ rằng tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d
IV. Điều kiện cân bằng của vật
Câu hỏi 7: Chỉ ra chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F1 , F2 lên 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.
Luyện tập 2: Chứng tỏ rằng vật ở hình 6.11 sẽ cân bằng khi:
Câu hỏi 8: Thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật.
Vận dụng 2: Mô tả xu hướng chuyển động của vật như trong hình 6.12 nhưng với hai lực F1 và F2 không cùng độ lớn.