CHỦ ĐỀ 2 BÀI 6 MÔMENT LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

PHẦN I. HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

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?

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).

Câu hỏi 2: Số quả cân phải treo tại O trong hình 6.4 là bao nhiêu để công thức (1) được nghiệm đúng

Câu hỏi 3: 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. MÔMENT LỰC

Câu hỏi 1: Viết biểu thức tính mômen lực M₁ , M₂ của mỗi lực F₁ , F₂ đối với trục quay theo các đại lượng cho trên hình.

Câu hỏi 2: 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 3: Thành phần F_2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào? Có giống với xu hướng làm quay của F₂ với thanh không?

III.NGẪU LỰC. MÔMEN NGẪU LỰC

Câu hỏi 1: 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 2: Chứng tỏ rằng tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d

IV. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

Câu hỏi 1: 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.

Câu hỏi 2: Chứng tỏ rằng vật ở hình 6.11 sẽ cân bằng khi:

Câu hỏi 3: Thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật. 

Câu hỏi 4: Mô tả xu hướng chuyển động của vật như trong hình 6.12 nhưng với hai lực F₁ và F₂ không cùng độ lớn.

Tìm hiểu thêm:  Hãy tìm hiểu thông tin và kể tên một số loại xe thường có mômen xoắn lớn.

PHẦN II. 5 PHÚT TRẢ LỜI CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

MỞ ĐẦU

Đáp án: 

Lực tổng hợp (F') bằng tổng 2 lực tại A và C : 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

Đáp an CH1: 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.

Đáp án CH2: treo 5 quả cân tại O

Đáp án CH3:

II. MÔMENT LỰC

Đáp án CH1: Ở hình 6.7a, M₁ = F₁ . l₁ = F₁ . d₁

Ở hình 6.7b,  M₂ = M_2y = F_2y .l₁ = F₂ .l₁ .sinθ

Đáp án CH2: Người thợ cầm vào cờ lê ở vị trí B sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn.

Đáp án CH3: F_2y  làm thanh quay theo chiều từ trên xuống

F_2x không có tác dụng làm quay vì khoảng cách từ trục quay đến giá của thành phần lực này bằng 0, nên F_2y giống với xu hướng làm quay của F₂ với thanh.

III.NGẪU LỰC. MÔMEN NGẪU LỰC

Đáp án CH1: M₁ = 3 (N.m); M₂ = 3 (N.m)

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

Đáp án CH2:

Do F₁ = F₂ = F và d₁ + d₂ = d nên M₁+M₂=F(d₁+d₂)=F.d

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

IV. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

Đáp án CH1: 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  => M₁ = M₂ =>F₁.d₁=F₂.d₂ => F₁/F₂=d₂/d₁

Đáp án CH2: Giả sử F₁ quay ngược chiều kim đồng hồ, F₂ quay cùng chiều kim đồng hồ để vật có xu hướng cân bằng

Khi cân bằng: M₁ = M₂ => F₁.d₁=F₂.d₂ =>

Đáp án CH3: 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.

Đáp án CH4: 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 khác 0 nên vật quay.

Đáp án: Mômen xoắn được xem là đại lượng đặc trưng cho khả năng chịu tải tức thời của động cơ xe hơi. Thông số càng cao thì lực quay của bánh xe càng mạnh. 

Ví dụ: Đối với mẫu xe Fiat Oltre, công suất 185 mã lực, tốc độ tối đa là 130 km/h, mômen xoắn 456 Nm thì sẽ thích hợp với các địa hình đồi núi hơn