Giải bài tập sách bài tập (SBT) vật lí lớp 10 Cánh diều chủ đề 2 bài: VI. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

VI. Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Chủ đề này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về mômen lực và điều kiện cân bằng của vật trong sách bài tập (SBT) vật lí lớp 10. Mômen lực là chỉ số quan trọng để đo tác dụng làm quay của lực đó. Để tính mômen lực, ta sử dụng tích của độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vectơ lực.

Trong trường hợp hai lực F1 và F2 song song, cùng chiều, ta có thể kết hợp chúng thành một lực F có độ lớn bằng tổng của hai lực thành phần và điểm đặt O của F chia đoạn thẳng nối điểm đặt O1, O2 của F1, F2 theo tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy.

Một khái niệm quan trọng khác là ngẫu lực, đó là hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn, tác dụng vào cùng một vật và cách nhau một khoảng d. Mômen của ngẫu lực có thể được tính bằng công thức M = Fd.

Điều kiện cân bằng tổng quát của một vật rắn là khi lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không và tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì cũng bằng không.

Bài tập và hướng dẫn giải

2.58 Một thanh đồng chất tì lên giá đỡ tại O và được giữ nằm cân bằng với hai lực đặt tại A và B như hình 2.16. Vì thanh cân bằng nên hai lực tại A và B sẽ cho hợp lực đặt tại O. Độ lớn của lực tại B là:

A. X = 11 N.

B. X = 36 N.

C. X = 47 N.

D. Không xác định được vì thiếu thông tin.

Trả lời: Phương pháp giải:Để giải bài toán này, ta cần áp dụng công thức về mô-men để tìm ra lực tại điểm... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.59 Một vật có trục quay cố định chịu tác dụng của lực $\vec{F}$. Tình huống nào sau đây, lực $\vec{F}$ sẽ gây tác dụng làm quay đối với vật?

A. Giá của lực $\vec{F}$ không đi qua trục quay.

B. Giá của lực $\vec{F}$ song song với trục quay.

C. Giá của lực $\vec{F}$ đi qua trục quay.

D. Giá của lực $\vec{F}$ có phương bất kì.

Trả lời: Để giải câu hỏi này, ta cần xem xét về moment của lực $\vec{F}$ tác dụng lên vật. Moment của lực... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.60 Cặp lực nào trong hình 2.17 là ngẫu lực?

A. Hình a)

B. Hình b)

C. Hình c)

D. Hình d)

Trả lời: Phương pháp giải:Vẽ hình để đánh giá vị trí, chiều và độ lớn của các lực suy ra cặp lực ngẫu lực... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.61 Hai thanh dầm thép đồng chất, có trọng tâm tại A và B, đặt chồng lên nhau như hình 2.18. Thanh dài hơn có trọng lượng 10 kN.

a) Xác định hợp lực (độ lớn P và giá) của các trọng lực tác dụng lên hai thanh dầm.

b) Hai thanh dầm được đặt lên các cột đỡ tại O$_{1}$ và O$_{2}$. Để hệ đứng yên thì hợp lực $\vec{F}$ của các lực đỡ bởi hai cột phải cân bằng với hợp lực $\vec{P}$ xác định ở câu a. Hỏi mỗi cột đỡ chịu một lực bằng bao nhiêu?

Trả lời: a) Phương pháp giải:- Áp dụng quy tắc hợp lực song song, cùng chiều cho hai trọng lực $\vec{P_{1}}$... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.62 Một đĩa tròn phẳng, mỏng, đồng chất, bán kính R sẽ có điểm đặt của trọng lực tại tâm của đĩa. Hỏi khi khoét một lỗ tròn bán kính $\frac{R}{2}$ (hình 2.19) thì trọng tâm của đĩa sẽ ở vị trí nào?

Trả lời: Phương pháp giải:Ta biết rằng trọng tâm của đĩa bị khoét sẽ là điểm đặt hợp lực của trọng lực của... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.63 Một xe đẩy chở đất như trong hình 2.20. Xét với trục quay là trục bánh xe, hãy:

a) Tính mômen lực gây ra bởi trọng lực P = 400 N tác dụng lên đất trong xe. Mômen lực này có tác dụng làm quay theo chiều nào?

b) Tính độ lớn F$_{2}$ của lực do tay người tác dụng lên càng xe để tạo ra mômen lực bằng với mômen của trọng lực. Mômen lực của $\vec{F_{2}}$ có tác dụng làm xe quay theo chiều nào?

Trả lời: Để giải bài toán trên, ta có thể áp dụng nguyên lý cân bằng mômen lực:a) Mômen của trọng lực đối với... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.64 Một thanh cứng đồng chất chịu tác dụng của bốn lực như hình 2.21.

 Lực và chuyển động - Cánh diều (ảnh 1)

Thanh có thể quay quanh trục tại P. Với mỗi lực, hãy xác định:

a) Mômen của lực đó đối với trục quay tại P.

b) Tác dụng làm quay của mỗi lực theo chiều nào.

Trả lời: Để giải bài toán này, ta cần áp dụng nguyên lý cân bằng mômen của lực.Phương pháp giải:1. Xác định... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.65 Một người dùng búa để nhổ đinh như hình 2.22.

 Lực và chuyển động - Cánh diều (ảnh 1)

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên búa.

b) Chỉ ra điểm tựa mà búa có thể quay xung quanh điểm đó khi nhổ đinh.

c) Biết lực cản của gỗ lên đinh là 1 000 N. Xác định độ lớn tối thiểu của lực mà người đó cần tác dụng để nhổ được đinh.

Trả lời: a) Để giải bài toán này, chúng ta cần phân tích các lực tác dụng lên búa khi nhổ đinh. Có hai lực... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.66 Ô tô đang chuyển động với vận tốc không đổi khi trục truyền động của ô tô tác dụng mômen lực 200 Nm lên bánh xe (hình 2.23). Bán kính của bánh xe là 0,18 m.

a) Mô tả tác dụng của mômen lực này đối với bánh xe và đối với cả xe.

b) Xác định độ lớn thành phần lực theo phương ngang mà bánh xe tác dụng lên mặt đường.

Trả lời: a) Để giải câu hỏi này, ta có thể áp dụng nguyên lý hoạt động của máy đơn. Mặt đường tác động lực... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.67 Hình 2.24 cho thấy một bức tranh được treo bằng dây vào một chiếc đinh cố định trên tường. Bức tranh ở trạng thái cân bằng.

a) Biểu diễn ba vectơ lực tác dụng lên bức tranh.

b) Lực căng của dây là 45 N. Hãy tính thành phần theo phương thẳng đứng của mỗi lực căng dây và trọng lượng của bức tranh.

Trả lời: Phương pháp giải:a) Lực tác dụng lên bức tranh gồm trọng lực và hai lực căng dây như hình 2.67G.b)... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.68 Một cuốn sách khối lượng 1,5 kg nằm yên trên mặt phẳng nghiêng 20$^{o}$ so với phương ngang (Hình 2.25).

a) Vẽ giản đồ vectơ lực tác dụng lên sách. Coi các lực đặt vào trọng tâm cuốn sách.

b) Tính thành phần của trọng lực có tác dụng kéo cuốn sách trượt xuống dốc.

Lấy g = 9,81 m/s$^{2}$.

c) Xác định độ lớn lực ma sát tác dụng lên cuốn sách.

d) Xác định thành phần pháp tuyến của lực tiếp xúc giữa sách và bề mặt mặt phẳng nghiêng.

Trả lời: a) Phương pháp giải:- Vẽ hệ trục tọa độ Oxyz, với trục Ox là phương vuông với mặt phẳng nghiêng. -... Xem hướng dẫn giải chi tiết

2.69 Một cân đòn sử dụng khối lượng trượt 100 g để cân vật M. Cân đạt được sự cân bằng khi hệ vật nằm ở vị trí như hình 2.26. Xác định khối lượng của vật M được cân trong trường hợp này.

Trả lời: Phương pháp giải:Ta có phương trình:M.g.0,2 = 0,1.g.0,3Suy ra:M = (0,1.g.0,3)/0,2M = 0,15 kg = 150... Xem hướng dẫn giải chi tiết
0.45882 sec| 2233.18 kb