Giải bài tập 14 Momen lực. Điều kiện cân bằng của vật
Giải bài 14 Momen lực - Điều kiện cân bằng của vật
Sách "Momen lực - Điều kiện cân bằng của vật" là tài liệu chân trời sáng tạo vật lí dành cho học sinh lớp 10. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu và giải bài tập liên quan đến moment lực và điều kiện cân bằng của vật, một phần kiến thức quan trọng trong môn Vật lí.
Đầu tiên, hãy xem xét trò chơi bập bênh ở Hình 14.1, khi mà người lớn và em bé có thể "nâng bổng" nhau nếu hiểu rõ về momen lực và ngẫu lực. Người lớn ngồi gần điểm tựa hơn, trong khi đó em bé ngồi xa điểm tựa hơn, điều này tạo điều kiện cho việc "nâng bổng" có thể xảy ra.
Chúng ta cũng tiếp tục khám phá về moment lực và moment ngẫu lực qua các câu hỏi. Ví dụ, trong trường hợp của cánh cửa ở Hình 14.2, chúng ta sẽ thấy cánh cửa quay 1 góc 90 độ với tâm là bản lề nhờ vào tổng hợp lực tác động từ con người.
Trong ví dụ khác, khi đặt áp lực ở các vị trí khác nhau trên cờ lê, chúng ta sẽ nhận thấy khả năng lắp bu lông sẽ thay đổi. Đặt áp lực ở vị trí a sẽ khó khăn nhất, trong khi vị trí cấp ở vị trí c sẽ là dễ dàng nhất cho việc lắp bu lông.
Thông qua việc giải quyết các bài tập và câu hỏi trong sách, chúng ta hi vọng rằng học sinh sẽ nắm vững kiến thức về moment lực và điều kiện cân bằng của vật. Đồng thời, họ cũng có thể áp dụng kiến thức này vào thực tế để giải quyết các vấn đề liên quan đến cân bằng và lực tác động trong cuộc sống hàng ngày.
Bài tập và hướng dẫn giải
Câu hỏi 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 trả lời của em.
Luyện tập 1: 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 = 20o.
Câu hỏi 4: 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.
Câu hỏi 5: Có thể xác định được lực tổng hợp của ngẫu lực không ? Tại sao?
Vận dụng 1: 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.
2. Quy tắc moment
Câu hỏi 6: 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)
Câu hỏi 7: 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.
Câu hỏi 8: 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.
Luyện tập 2: 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.
Vận dụng 2: 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
Bài tập 1: Người ta các dụng lực có độ lớn 80N lên tay quay để xoay chiếc cối xay như Hình 14P.1. Co 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
Bài tập 2: Để nhổ một cây định ghim vào bàn tạo thành một góc 30o so với phương thẳng đứng, ta tác dụng lực F = 150N theo phương vuông góc với cán búa như Hình 14P.2. Búa có thể quay quanh trục quay vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại O, khoảng cách từ điểm đặt tay đến trục quay là 30 cm và khoảng cách từ đầu đinh đến trục quay là 5cm. Xác định lực do búa tác dụng lên đinh.