Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn

BÀI 21 MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN

I. Moment lực 

1. Tác dụng làm quay của lực 

Câu 1: Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh

Trả lời:

Kẹp cây đinh vào giữa 2 khe nhọn của đầu nhổ đinh, bề mặt đầu đóng đinh vuông góc với mặt phẳng ngang. Dùng tay giữ chặt đầu cán, dùng lực đễ kéo cán búa về phía mình, tạo lực kéo cây đinh lên.

Câu 2: Lực  nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực là lớn hay nhỏ?

Trả lời:

Để nhổ đinh được dễ dàng, lực  nên đặt vào điểm cuối trên cán búa (điểm xa đầu nhổ đinh nhất).

Lực  nên có giá vuông góc với cánh tay đòn d để thao tác nhỏ đinh sẽ càng dễ hơn

Khi đó cánh tay đòn d của lực lớn nhất.

Câu 3: Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào yếu tố là : độ lớn của lực, lực cánh tay đòn

2. Moment lực

Câu 1: Hình 21.2 mô tả chiếc thước mảnh OA, đồng chất dài 50cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O.

1. Trong các tình huống ở hình 21.2a,b thước OA quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ?
2. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong hình 21.2

Trả lời:

1.

• Hình a thước OA quay theo chiều kim đồng hồ
• Hình b quay theo ngược chiều kim đồng hồ

2. Mo ment lực trong:

• Hình a: M= F x d = 4 x 0.5= 2 (N)
• Hình b: M= F x d = 2.0,5.cos 20^∘≈ 0,94 N 

II. Quy tắc moment lực

1. 1. Thí nghiệm 

Câu 1: Nếu bỏ lực  thì đĩa quay theo chiều nào?

Trả lời:

Nếu bỏ lực  thì đĩa quay theo chiều ngược kim đồng hồ

Câu 2: Nếu bỏ lực  thì đĩa quay theo chiều nào?

Trả lời:

Nếu bỏ lực  thì đĩa quay theo cùng chiều kim đồng hồ

Câu 3: Khi đĩa cân bằng lập tích F1.d1 và F2.d2 để so sánh

Trả lời:

 Khi đĩa cân bằng lập tích :  F1.d1 = F2.d2

2. Quy tắc moment lực (hay điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định)

Câu 1: Dựa vào quy tắc mô ment lực giải thích vì sao chiếc bập bênh đứng cân bằng

Trả lời:

Vì Các moment lực tác dụng lên trục của chiếc bập bênh tuy khác nhau về chiều nhưng độ lớn thì bằng nhau

Câu 2: Cho biết người chị (bên phải) có trọng lựơng P2 = 300N, khoảng cách d2 =1m. Còn người em có trọng lựơng P1 = 200N. Hỏi khoảng cách d1 là bao nhiêu để bập bênh đứng cân bằng nằm ngang

Trả lời:

Để bập bênh cân bằng nằm ngang thì P2. d2 = P1. d1 => d1 ==1.5 m

IV. Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn

Câu 1: Đặt một thước dài trên bàn. Cho một bạn nâng đầu thước lên và giữ yên . Hỏi:

Khi thay đổi lực nâng F thì thước quay quanh trục nào?

Khi thuớc đang đứng yên ở vị trí như hình 21.7, ta có thể áp dụng quy tắc moment lực được không và áp dụng như thế nào?

Trả lời:

Khi thay đổi lực nâng F thì thước quay quanh trục A

Khi thuớc đang đứng yên ở vị trí như hình 21.7, ta có thể áp dụng quy tắc moment lực được, cách áp dụng: F. AB = m.g

Câu 2: Khi một vật không có điểm tựa cố định. Ví dụ thanh cứng tựa vào bức tường nhẵn, đầu dưới của thanh đặt dưới đầu bàn nhám (hình 28). Khi đó ta có thể áp dụng quy tắc moment lực được không và áp dụng như thế nào?

Trả lời:

Lực  và  có giá của lực đi qua trục quay A nên không có tác dụng làm quay, ta không cần viết biểu thức momen lực cho hai lực đó.

Thanh cân bằng: = ⇔ NB.h = P. d₂

Câu 3: Áp dụng điều kiện cân bằng tổng quát vào thanh cứng tựa tường (Hình 21.8).

1. a) Viết điều kiện cân bằng thứ nhất.
2. b) Viết điều kiện cân bằng thứ hai đối với trục quay A.

Trả lời:

1. Điều kiện cân bằng thứ nhất là: Tổng các lực tác dụng lên thanh cứng bằng 0 : 
2. Điều kiện câng bằng thứ hai đối với trục quay A là: Tổng các moment lực tác dụng lên thanh cứng đối với trục quay A bằng 0 : 

 hay 

Phần em có thể 

Câu 1: Giải thích được sự cân bằng moment trong Hình 21.9.

Trả lời:

Vật nặng được giữ thăng bằng trên tay người vì moment của lực tác dụng bởi búi cơ bằng với moment lực gây ra bởi trọng lượng của vật nặng đối với khớp khuỷu tay.