Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định và Momen lực

1.1.1. Thí nghiệm.

• Nếu không có lực \({\vec F_2}\) thì lực \({\vec F_1}\) làm cho đĩa quay theo chiều kim đồng hồ.

• Ngược lại nếu không có lực \({\vec F_1}\) thì lực \({\vec F_2}\) làm cho đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ. Đĩa đứng yên vì tác dụng làm quay của lực \({\vec F_2}\) cân bằng với tác dụng làm quay của lực \({\vec F_2}\).

1.1.2. Mômen lực

• Mômen lực đối với một trục quay là 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.

\(M{\rm{ }} = {\rm{ }}F.d{\rm{ }}\left( {N/m} \right)\)

• Với

  • M : momen của lực

  • d : cánh tay đòn của lực là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.

  • Đơn vị momen lực:  N.m 

1.2.1. Quy tắc.

• Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược lại.

\({M_1} = {M_2}\)

\(\,{F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\)

1.2.2. Chú ý

• Qui tắc mômen còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay

Bài 1:

Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh. Khi người ấy tác dụng một lực F₁ = 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Hãy tìm lực cản của gỗ tác dụng lên đinh. Biết d₁= 20cm, d₂ = 2cm.

Hướng dẫn giải

• Khi đinh bắt đầu chuyển động thì Momen của búa xem như bằng momen cản của đinh:

• Ta có: \({M_1} = {M_2}\)

\(\,{F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\)

\( \Rightarrow {F_2} = \frac{{{F_1}{d_1}}}{{{d_2}}} = \frac{{100.0,2}}{{0,02}} = 1000N\)

Bài 2:

Biểu thức nào sau đây không chính xác theo quy tắc momen lực :

A. \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\)                    B. \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_1}}}{{{d_2}}}\)

C. \(\frac{{{F_2}}}{{{F_1}}} = \frac{{{d_1}}}{{{d_2}}}\)                    D. \(\frac{{{d_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{F_1}}}\)

Hướng dẫn giải

Theo quy tắc momen lực: 

\(\,{F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\)

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

⇒ Biểu thức câu B không chính xác.

Bài 3:

Chọn câu phát biểu sai:

A. Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của vật.

B. Momen lực được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của lực đó.

C. Cánh tay đòn là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.

D. Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.

Hướng dẫn giải:

• Mômen lực đối với một trục quay là là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực ⇒ Đáp án A sai

Qua bài giảng Cân bằng của một vật có trục quay cố định và Momen lực này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của momen lực.

• Phát biểu được quy tắc momen lực.

• Vận dụng được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật 

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 18 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Thanh AB khối lượng 25 kg, dài 7,5 m trọng tâm tại G biết GA=1,2 m. Thanh AB có thể quay quanh trục đi qua O biết OA=1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Khi đó trục quay sẽ tác dụng lên thanh một lực bằng bao nhiêu? Lấy g=10 m/s².

  • A. 243,5 N.
  • B. 262,5 N.
  • C. 234,5 N.
  • D. 232,5 N.

• Câu 2:

  Một thanh AB nặng 30 kg, dài 9 m, trọng tâm tại G biết BG=6 m. Trục quay tại O biết AO=2 m, Người ta phải tác dụng vào đầu B một lực F=100 N xác định khối lượng vật treo vào đầu A để thanh nằm cân bằng. Xác định độ lớn của lực tác dụng vào O. lấy g=10m/s²

  • A. 600N
  • B. 700N
  • C. 800N
  • D. 900N

• Câu 3:

  Biểu thức nào sau đây không chính xác theo quy tắc momen lực :

  • A. \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\)   
  • B. \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_1}}}{{{d_2}}}\)
  • C. \(\frac{{{F_2}}}{{{F_1}}} = \frac{{{d_1}}}{{{d_2}}}\)   
  • D. \(\frac{{{d_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{F_1}}}\)

Câu 4- Câu 10: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 18 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 136 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 2 trang 136 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 3 trang 136 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 4 trang 136 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 18.1 trang 43 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.2 trang 43 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.3 trang 43 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.4 trang 43 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.5 trang 44 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.6 trang 44 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.7 trang 44 SBT Vật lý 10

Bài tập 18.8 trang 44 SBT Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!