Trang chủ Lớp 10 Vật Lí 10 - Cánh diều Chủ đề 2. Lực và chuyển động Bài 6. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật trang 71, 72, 73, 74, 75 Vật Lí 10 Cánh diều...

Bài 6. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật trang 71, 72, 73, 74, 75 Vật Lí 10 Cánh diều...

Giải bài tập và trả lời câu hỏi Bài 6. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật SGK Vật Lý 10 Cánh diều trang 71, 72, 73, 74, 75 Chủ đề 2. Viết biểu thức tính mômen lực M1 , M2 của mỗi lực F1 , F2 đối với trục quay theo các...

Câu hỏi trang 71

Hãy thảo luận để thiết kế thí nghiệm và tiến hành kiểm chứng công thức (1).

Lời giải chi tiết :

Học sinh tự thiết kế và tiến hành kiểm tra

Hướng dẫn cách thiết kế thí nghiệm và kiểm tra:

- 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.

Câu hỏi trang 72

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

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

 image

Hướng dẫn giải :

F = F1 + F2

Lời giải chi tiết :

Để nghiệm lại công thức \(\frac{{O{O_1}}}{{O{O_2}}} = \frac{{{F_2}}}{{{F_1}}}\), ta cần phải treo 5 quả cân tại O.

2. Vận dụng

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.

 image

Hướng dẫn giải :

Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều: Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều F1 và F2 là một lực F song song, cùng chiều với lực ấy và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần:

F = F1 + F2

Điểm đặt của hợp lực là trọng lực tác dụng lên vật

Lời giải chi tiết :

 image

Câu hỏi trang 73

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Viết biểu thức tính mômen lực M, Mcủa mỗi lực F, Fđối với trục quay theo các đại lượng cho trên hình.

 image

Hướng dẫn giải :

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa vật lý 10 trang 73

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết :

Ở hình 6.7a, F1 vuông góc với thanh nên khoảng cách từ trục quay của vật đến giá của F1 chính là l1

=> M1 = F1 . l1 = F1 . d1

Ở hình 6.7b, F2 tạo một góc θ so với thanh, F2y vuông góc với thanh

 image

M2 = M2y = F2y .l1 = F2 .l1 .sinθ

2. Luyện tập

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?

 image

Hướng dẫn giải :

Đại lượng đặc trưng cho tác dụng là quay của một lực là mômen lực của nó. Mômen lực được xác định bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vecto lực (giá của lực)

M = F.d

Lời giải chi tiết :

Mômen lực càng lớn thì người thợ sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn

Đối với lực tác dụng không đổi thì mômen lực tỉ lệ thuận với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vecto lực

Từ hình vẽ ta thấy dA < dB  => MA < MB

=> Người thợ cầm vào cờ lê ở vị trí B sẽ dễ làm xoay đai ốc hơn.

3. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Thành phần F2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào? Có giống với xu hướng làm quay của Fvới thanh không?

 image

Hướng dẫn giải :

Thành phần vuông góc với thanh mới có tác dụng làm thanh quay

Lời giải chi tiết :

F2y có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống nên làm thanh quay theo chiều từ trên xuống

F được phân tích thành 2 thành phần, F2x không có tác dụng làm quay vì khoảng cách từ trục quay đến giá của thành phần lực này bằng 0, nên F2y giống với xu hướng làm quay của F2 với thanh

Câu hỏi trang 74

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

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?

 image

Hướng dẫn giải :

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết :

M1 = F1 . d1 = 15.0,2 = 3 (N.m)

M2 = F2 . d2 = 15.0,2 = 3 (N.m)

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

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Chứng tỏ rằng tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d

Hướng dẫn giải :

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết :

Xét ngẫu lực tác dụng vào vật có trục quay bất kì O:

 image

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_1}} \)là: \({M_1} = {F_1}.{d_1}\)      (1)

Mômen của lực \(\overrightarrow {{F_2}} \) là: \({M_2} = {F_2}.{d_2}\)      (2)

Ta có mômen của ngẫu lực là: M = F.d

Từ (1) và (2): Tổng mômen của hai lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) là:

\({M_1} + {M_2} = {F_1}.{d_1} + {F_2}.{d_2}\)

Do F1 = F2 = F và d1 + d2 = d nên \({M_1} + {M_2} = F({d_1} + {d_2}) = F.d\)

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

3. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Chỉ ra chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F, Flên 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.

 image

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình

Công thức tính mômen lực: M = F.d

Với M là mômen lực, F là lực tác dụng lên vật, d là khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chức vecto lực (giá của lực).

Lời giải chi tiết :

Chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F1 , F2 lên vật trong hình 6.11 đối với trục quay O là làm vật quay theo chiều kim đồng hồ.

Điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định: (chọn chiều quay là chiều dương; quy ước M>0 với mômen có xu hướng làm vật quay theo chiều dương và M

+ Một vật có trục quay cố định sẽ cân bằng khi tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng với tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

Câu hỏi trang 75

1. Luyện tập

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

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

 image

Lời giải chi tiết :

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 hay -M1 + M2 = 0

=> M1 = M2

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {F_1}.{d_1} = {F_2}.{d_2}\\ \Rightarrow \frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{d_2}}}{{{d_1}}}\end{array}\)

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật

Lời giải chi tiết :

Điều kiện cân bằng của vật:

+ 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.

3. Vận dụng

Mô tả xu hướng chuyển động của vật như trong hình 6.12 nhưng với hai lực Fvà Fkhông cùng độ lớn.

 image

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình vẽ

Lời giải chi tiết :

Ta thấy 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 với trục quay bất kì khác 0 nên vật quay, vật không cân bằng.

Dụng cụ học tập

Học Vật Lý cần sách giáo khoa, vở bài tập, bút mực, bút chì, máy tính cầm tay và các dụng cụ thí nghiệm như máy đo, nam châm, dây dẫn.

Chia sẻ

Chia sẻ qua Facebook Chia sẻ

Sách Giáo Khoa: Cánh diều

- Bộ sách Cánh Diều được lựa chọn bởi phù hợp nhiều đối tượng học sinh. Mỗi cuốn sách giáo khoa Cánh Diều đều chứa đựng rất nhiều sáng tạo, tâm huyết, mang đầy tri thức và cảm xúc của các tác giả biên soạn.

Đọc sách

Bạn có biết?

Vật lý học là môn khoa học tự nhiên khám phá những bí ẩn của vũ trụ, nghiên cứu về vật chất, năng lượng và các quy luật tự nhiên. Đây là nền tảng của nhiều phát minh vĩ đại, từ lý thuyết tương đối đến công nghệ lượng tử.'

Nguồn : Wikipedia - Bách khoa toàn thư

Tâm sự Lớp 10

Lớp 10 - Năm đầu tiên ở cấp trung học phổ thông, bước vào một môi trường mới với nhiều bạn bè từ khắp nơi. Hãy tận hưởng thời gian này và bắt đầu định hướng tương lai cho mình!

- Học nhưng cũng chú ý sức khỏe nhé!. Chúc các bạn học tập tốt.

Nguồn : Sưu tập

Copyright © 2024 Giai BT SGK