Giải bài tập vật lí lớp 10 cánh diều bài Mômen lực, điều kiện cân bằng của vật
Tổng hợp lực song song trong vật lí lớp 10
Khi thực hiện thao tác tháo bánh ô tô, người thợ cần tác động hai lực cùng độ lớn và hướng lên dụng cụ. Tuy nhiên, sau khi kết hợp hai lực này lại không làm dụng cụ chuyển động. Vậy làm sao để xác định tổng hợp lực của hai lực này mà không làm dụng cụ di chuyển?
Để giải thích hiện tượng trên, chúng ta có công thức sau:
F' = F + F = 2F
Trong đó, F' là lực tổng hợp, F là lực tác động từ hai lực song song có cùng độ lớn và hướng. Lực F' được đặt tại một điểm trên dụng cụ sao cho cân bằng với lực nâng của dụng cụ, từ đó dụng cụ không chuyển động.
Thí nghiệm kiểm chứng
Để kiểm chứng công thức trên, chúng ta có thể thực hiện thí nghiệm sau:
Dụng cụ: Sử dụng một thước cứng, mảnh, đồng chất; các quả cân có trọng lượng bằng nhau và được xác định trước.
Tiến hành: Treo thước bằng hai sợi dây đàn hồi, treo các quả cân ở hai vị trí xác định trên thước để xác định lực tác động từ các quả cân.
Thực hiện thí nghiệm này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tổng hợp lực song song trong vật lí.
Bài tập và hướng dẫn giải
Câu hỏi 2: Số quả cân phải treo tại O trong hình 6.4 là bao nhiêu để công thức (1) được nghiệm đúng
Vận dụng 1: 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.
II. Mômen lực
Câu hỏi 3: Viết biểu thức tính mômen lực M1 , M2 của mỗi lực F1 , F2 đối với trục quay theo các đại lượng cho trên hình.
Luyện tập 1: 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?
Câu hỏi 4 : Thành phần F2y có xu hướng làm thanh quay theo chiều nào? Có giống với xu hướng làm quay của F2 với thanh không?
II.Ngẫu lực. Mômen ngẫu lực
Câu hỏi 5: 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?
Câu hỏi 6: Chứng tỏ rằng tổng mômen của các lực trong ngẫu lực bằng M = F.d
IV. Điều kiện cân bằng của vật
Câu hỏi 7: Chỉ ra chiều tác dụng làm quay của mỗi lực F1 , F2 lên 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.
Luyện tập 2: Chứng tỏ rằng vật ở hình 6.11 sẽ cân bằng khi:
Câu hỏi 8: Thảo luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật.
Vận dụng 2: Mô tả xu hướng chuyển động của vật như trong hình 6.12 nhưng với hai lực F1 và F2 không cùng độ lớn.
