Giải Vật Lí 10 (Chân trời sáng tạo) Bài 14: Moment. Điều kiện cân bằng của vật
Hoidap.vietjack.com trân trọng giới thiệu: lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 14: Moment. Điều kiện cân bằng của vật sách Chân trời sáng tạo thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 10 Bài 14. Mời các bạn đón xem:
Giải Vật Lí lớp 10 Bài 14: Moment. Điều kiện cân bằng của vật
Lời giải:
Dựa vào tác dụng làm quay của lực lên một vật có trục quay cố định.
1. Moment lực – Moment ngẫu lực
Khái niệm moment lực
Quan sát Hình 14.2, mô tả chuyển động của cánh cửa khi chịu lực tác dụng của bạn học sinh.
Lời giải:
Cánh cửa chuyển động quay xung quanh bản lề được gắn với tường nhờ vào tác dụng lực của bạn học sinh.
Quan sát Hình 14.4, nhận xét về khả năng lắp bu lông khi đặt lực ở các vị trí khác nhau trên cờ lê.
Lời giải:
Khi đặt lực F ở vị trí a, khả năng lắp bu lông là khó khăn nhất, tốn nhiều sức nhất.
Khi đặt lực F ở vị trí b, khả năng lắp bu lông dễ dàng hơn.
Và khi đặt lực F ở vị trí c là khả năng lắp bu lông là dễ dàng nhất, chỉ cần dùng lực có độ lớn nhỏ cũng làm xoay bu lông..
Lời giải:
Lực sẽ không gây ra tác dụng làm quay vật nếu lực có phương song song với trục quay. Theo tình huống như hình 14.2, nếu lực có phương song song với trục quay thì cánh cửa không quay.
Lời giải:
Xác định cánh tay đòn: từ trục quay, ta hạ đường thẳng vuông góc với giá của lực.
Độ lớn của momen lực là:
Khái niệm moment ngẫu lực
Quan sát Hình 14.6 và thực hiện các yêu cầu sau:
b) Nhận xét tính chất của các cặp lực này và chuyển động của các vật đang xét.
Lời giải:
a) Cặp lực của tay tác dụng khi vặn vòi nước (Hình 14.6a) là: làm vòi nước quay ngược chiều kim đồng hồ và làm vòi nước quay ngược chiều kim đồng hồ.
Cặp lực của tay cầm vô lăng khi lái ô tô (Hình 14.6b) là: làm vô lăng quay ngược chiều kim đồng hồ và làm vô lăng quay ngược chiều kim đồng hồ.
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 chiều quay ngược chiều kim đồng hồ.
Có thể xác định được lực tổng hợp của ngẫu lực không? Tại sao?
Lời giải:
Lực tổng hợp của ngẫu lực bằng 0. Vật không có chuyển động tịnh tiến mà chỉ có chuyển động quay.
Lời giải:
Ứng dụng của ngẫu lực trong đời sống:
+ Vặn khóa cửa
+ Tháo bánh xe
+ Vặn nút ga
+ Vặn nắp chai nước
+ Vặn chìa khóa xe
2. Quy tắc moment
Quy tắc moment
Quan sát Hình 14.9 và thực hiện các yêu cầu sau:
a) Xác định các lực tác dụng lên thanh chắn.
Lời giải:
a) Các lực tác dụng lên thanh chắn bao gồm: trọng lực của thanh chắn, trọng lực của đối trọng. Ngoài ra còn có lực nâng của trục đỡ.
b) Lực có tác dụng làm thanh chắn xoay ngược chiều kim đồng hồ.
Lực có tác dụng làm thanh chắn xoay xuôi chiều kim đồng hồ.
Lực nâng của trụ đỡ đi qua trục quay nên không có tác dụng làm quay.
Lời giải:
Lực phía bên cánh tay đòn d2 làm cân quay theo chiều kim đồng hồ.
Lực phía bên cánh tay đòn d1 làm cân quay ngược chiều kim đồng hồ.
Vận dụng quy tắc moment
Điều kiện cân bằng của vật
Nêu điều kiện để thanh chắn đường tàu trong hình 14.9:
Lời giải:
a) Để không có chuyển động tịnh tiến thì lực nâng của trụ đỡ phải bằng với tổng trọng lực tác dụng lên thanh chắn và đối trọng.
b) Để thanh chắn không có chuyển động quay thì 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 kim đồng hồ.
Lời giải:
Đổi đơn vị: d1 = 20 cm = 0,2 m.
Xét trục quay đi qua điểm tựa O, trọng lực do vật m1 gây ra có tác dụng làm thanh quay ngược chiều kim đồng hồ, trọng lực do vật m2 gây ra có tác dụng làm thanh quay cùng chiều kim đồng hồ.
Để hệ ở trạng thái cân bằng:
Cạnh nêm tác dụng lên điểm tựa O một lực nâng. Khi hệ cân bằng, lực nâng này có độ lớn bằng lực ép của thanh xuống nêm, lực éo này là lực tổng hợp của: trọng lực của vật m1 và trọng lực của vật m2.
và là hai lực song song cùng chiều, dựa vào quy tắc tổng hợp lực của 2 lực song cùng chiều, ta có độ lớn của lực do cạnh nêm tác dụng lên điểm tựa O là:
F = P1 + P2 = m1.g + m2.g = 5.9,8 + 2.9.8 = 68,6 N.
Lời giải:
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 điều chỉnh trọng lực của hệ luôn đi qua dây nên người không bị ngã.
C/ Bài tập
Lời giải:
Đổi đơn vị d = 40 cm = 0,4 m.
Moment của lực đối với trục quay qua tâm cối xay có độ lớn là:
M = F.d = 80.0,4 = 32 N.m
Lời giải:
Gọi M1 là moment lực của tay. M2 là moment lực do đầu đinh tạo ra.
Để nhổ được cây đinh thì momen lực của tay phải lớn hơn bằng với momen lực của chiếc đinh tạo ra. Kể từ khi chiếc đinh vừa bắt đầu được nhổ thì moment lực của tay bằng với moment lực do đầu đinh tạo ra:
Lực do đinh tác dụng lên búa có độ lớn bằng lực của búa tác dụng lên đinh và bằng 1200 N.