BÀI 14 MOMENT LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

Câu 1: Trò chơi bập bênh ở Hình 14.1, người lớn ở đầu bên trái "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 ?

Giải nhanh: 

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 1: Quan sát Hình 14.2, mô tả chuyển động của cánh cửa khi chịu lực tác dụng của bạn học sinh.

Giải nhanh: 

Cánh cửa quay 1 góc bằng 90^o với tâm là chiếc bản lề nhờ hướng của tổng hợp lực do con người tác dụng.

Câu 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.

Giải nhanh: 

Câu 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 Giải nhanh của em.

Giải nhanh: 

Lực sẽ không gây ra tác dụng làm quay vật nếu lực có phương song song với trục quay.
Theo tình huống như hình 14.4. Lực có phương song song với trục quay sẽ khiến chiếc cờ lê rời khỏi bu lông.

Câu 4: 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 = 20^o.

Giải nhanh: 

Đổi: l=20cm=0,2m
Ta có M= F.sin.l = 50. 0,2 .sin20^o= 9,4 (Nm)

Câu 5: 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.

Giải nhanh: 

 a, Cặp lực của tay tác dụng khi vặn vòi nước là  và

 Cặp lực của tay tác dụng khi vặn vòi nước là  và

b, Các cặp lực này song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật. Chiều chuyển động của vòi nước và vô lăng là ngược chiều kim đồng hồ.

Câu 6: Có thể xác định được lực tổng hợp của ngẫu lực không ? Tại sao?

Giải nhanh: 

Lực tổng hợp của ngẫu lực bằng 0. Vật không hề di chuyển mà chỉ có chiều chuyển động của vật bị biến đổi. 

Câu 7: 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.

Giải nhanh: 

Ứng dụng của ngẫu lực dùng để thiết kế khóa vặn cửa, đồ tháo bánh xe, nút văn ga.

2. Quy tắc moment

Câu 1: 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)

Giải nhanh: 

a, Các lực tác dụng vào thanh chắn là và . ngoài ra còn có lực nâng của trụ đỡ.

b, Lực có tác dụng làm thanh chắn xoay cùng chiều kim đồng hồ 

lực   có tác dụng làm thanh chắn xoay ngược chiều kim đồng hồ

Câu 2: 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.

Giải nhanh: 

Lực phía bên cánh tay đòn d₂ làm cân quay cùng chiều kim đồng hồ 
Lực phía bên canh tay đòn d₁ làm cân quay ngược chiều kim đồng hồ

Câu 3: 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. 

Giải nhanh: 

a, Lực nâng của trụ đỡ phải bằng với tổng trọng lực tác dụng lên thanh chắn và đối trọng.

b, Độ lớn của moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng độ lớn moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều ngược lại.

Câu 4: 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.

Giải nhanh: 

Đổi 20cm=0,2m
Ta có M₁=M₂
=> m_1.d₁ = m₂.d₂

=> 5 . 0,2 = 2 .d₂ 

=> d₂ = 0,5 (m)
Độ lớn của lực do cạnh nêm tác dụng lên điểm tựa O là
F= P₁+ P₂= m₁g+ m₂ .g = 5.10+2.10=70 (N)

Câu 5: 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

Giải nhanh: 

Gậy gỗ mà diễn viên xiếc cầm có vai trò hỗ trợ giữ được trạng thái thăng bằng cho diễn viên. Gậy giúp diễn viên xiếc đẽ điều chỉnh trọng lực của hệ luôn đi qua dây nên người không bị ngã.

Câu 6: Người ta các dụng lực có độ lớn 80N lên tay quay để xoay chiếc cối xay như Hình 14P.1. Cho 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

Giải nhanh: 

Đổi 40 cm= 0,4 m
M= F.d= 80.0,4= 32 (N.m)

Câu 7: ra