Giải bài tập Vật lý 10 bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định mô men lực

Thứ năm - 27/06/2019 11:20

A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI SGK VẬT LÝ 10 TRANG 103
1. Mô men lực là gì? Tay đòn của lực là gì? Khi nào thì lực tác dụng vào một vật có trục quay cố định không làm cho vật quay?
Trả lời:
Mô men lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
M = F.d
Cánh tay đòn là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực.
Vật chỉ đứng yên nếu lực tác dụng có giá đi qua trục quay.

2. Phát biểu điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay qui tắc mômen lực).
Trả lời:
Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Qui tắc mô men lực)
Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các mômen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mô men lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

3. Hãy vận dụng quy tắc mômen lực vào các trường hợp sau đây:
a) Một người dùng xà beng đẩy một hòn đá.
b) Một người cầm càng xe cút kít nâng lẽn.
c) Một người cầm hòn gạch trên tay.
Trả lời:
a) Một người dùng xà beng đẩy một hòn đá:
Gọi F = lực dùng để bẩy cục đá; F’ = lực xà beng bẩy cục đá
Áp dụng qui tắc mô men lực:
M_F = M_F’ => F.d => F’. d’
Vì cánh tay đòn d của lực dùng để bẩy cục đá rất lớn hơn so với cánh tay đòn d’ của lực bẩy cục đá nên ta có: F << F'
=> Người bẩy chỉ cần tác dụng lực nhỏ có thế bẩy được cục đá rất nặng.
b) Một người cầm càng xe cút kít nâng lên.
Gọi F = lực dùng kéo xe; P = trọng lượng của xe
Áp dụng qui tắc mô men của lực:
M_F = M_P=> F.d_F = P.d_P
Vì cánh tay đòn d_f của lực dùng để kéo xe rất lớn so với cánh tay đòn d_p của trọng lực nên ta có: F << P
=> dùng xe cúi kít kéo vật sẽ nhọ hơn xách vật.
d. Một người cầm hòn gạch trên tay (xem hình 18.5 SGK).
Gọi F = lực của cơ bắp; P = trọng lượng của hòn gạch
O = trục quay là khuỷu tay,
Áp dụng qui tắc mô men lực:
M_F = M_P=> F.d_F = P.d_P
Vì cánh tay đòn d_F của lực cơ bắp dùng để nhấc hòn gạch lớn hơn so với cánh tay đòn d_pcủa trọng lực của viên gạch nên ta có: F << P
=> nhấc cục gạch bằng cách gập khuỷ tay sẽ nhẹ hơn xách hòn gạch.

4. Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh. Khi người đó tác dụng một lực 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Biết cánh tay đòn của lực tác dụng của người đó là 20 cm và của lực nhổ đinh khỏi gỗ là 2 cm như hình 18.1. Hãy tính lực cản của gỗ tác dụng vào đinh .

Hướng dẫn giải:
Gọi F = lực tác dụng của người đó dùng để nhổ đinh; F' = lực của búa tác dụng lên đinh. Ta có:
F = 100 N; d = 20 cm; d’ = 2 cm
r = ?
Áp dụng qui tắc mô men lực:
M_F = M_F’
=> F.d = F’.d’
Lực cản của gỗ tác dụng vào đinh có độ lớn bằng lực của búa tác dụng vào đinh:
=> F’ = 1000 N
Đáp số: F' = 1000 N

5. Hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của chiếc cân
Trả lời
Nguyên tắc hoạt động của chiếc cân dựa trên qui tắc mô men lực. Hai cánh tay đòn của hai đĩa cân bằng nhau. Khi trọng lượng của quả cân bỏ vảo đĩa bên này bằng với trọng lượng của vật cần cân ở đĩa bên kia thì cân thăng bằng.

6. Hãy viết qui tắc mô men lực cho chiếc cuốc chim (hình 18.2 SGK)
Trả lời
F₁.d₁ = F₂.d₂

B/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1. Một người nâng một đầu của một thanh gỗ thẳng, đồng chất tiết diện đều có khối lượng 28 kg lên cao hợp với mặt đất nằm ngang một góc α = 60°. Lấy g = 10 m/s². Tính độ lớn của lực nâng F của người đó trong các trường hợp sau:
a) Lực

vuông góc với mặt phẳng tấm gỗ.
b) Lực

thẳng đứng hướng lên.
giai bai tap vat ly 10 bai 18 cau b2

2. Một thanh AB đài 2 m đồng chất có tiết diện đều, có khối lượng 2 kg. Người ta treo vào đầu A của thanh vật có khối lượng 5 kg và đầu B vật có khối lượng 1 kg như hình 18.3.

Hỏi phải đặt một giá đỡ tại điểm O cách đầu A một khoảng OA bằng bao nhiêu để thanh nằm ngang. Lấy g = 10 m/s².
giai bai tap vat ly 10 bai 18 cau b3.2

3. Một khối đồng chất hình hộp có khối lượng m = 8 kg, cạnh AB = a = 40 cm, cạnh BC = b = 70 cm. Người ta tác dụng một lực P ên điểm B theo phương vuông góc với BC như hình 18.4.
giai bai tap vat ly 10 bai 18 cau b4.1