Bài tập Bài 14. Moment. Điều kiện cân bằng của vật có đáp án

Bạn trên tác dụng lực vào cánh cửa làm cánh cửa quay.

Tuy nhiên sẽ có những trường hợp thực tế sau:

- Điểm đặt của tay ở xa trục quay của cánh cửa thì cánh cửa quay càng dễ.

- Điểm đặt của tay càng gần trục quay của cánh cửa thì cánh cửa quay càng khó.

- Điểm đặt nằm trên trục quay của cánh cửa thì cánh cửa không quay.

- Điểm đặt không nằm trên trục quay nhưng có phương song song với trục quay thì cũng không làm quay cánh cửa.

Ở hình a bu lông sẽ không quay.

Ở hình b bu lông sẽ quay nhưng cần phải tác dụng một lực khá lớn.

Ở hình c bu lông quay dễ dàng và lực tác dụng không cần quá lớn.

- Cánh tay đòn: $d=l.\sin α=20.\sin {20}^{0}=6{,}84\ cm$

- Độ lớn của moment lực: $M=F.d=50.6,{84.10}^{-2}=3{,}42\text{​}N.m$

${\overrightarrow{F}}_{1};\ {\overrightarrow{F}}_{2}$

a) Học sinh nhìn vào hình vẽ chỉ ra các cặp lực của tay tác dụng tương ứng trong từng hình.

b) Các cặp lực này đều có điểm chung:

- Song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau.

- Cùng tác dụng vào một vật.

- Chuyển động của các vật đều xoay ngược chiều kim đồng hồ.

Ứng dụng của ngẫu lực trong cuộc sống rất nhiều:

- Vặn chìa khóa

- Vặn nút chai

- Lái xe

- Tháo bánh xe ô tô

- Vặn van bình gas

…

a) Các lực tác dụng lên thanh chắn:

- Lực hút của trái đất tác dụng lên thanh (chính là trọng lực).

- Phản lực của trụ đỡ tác dụng lên thanh.

- Lực kéo của đối trọng tác dụng lên thanh (có độ lớn bằng với trọng lượng của đối trọng).

b)

- Trọng lực của thanh làm thanh chắn quay ngược chiều kim đồng hồ.

- Lực kéo của đối trọng làm thanh quay cùng chiều kim đồng hồ.

- Phản lực của trụ đỡ không có tác dụng làm quay thanh chắn.

- Trọng lực $\overrightarrow{{P}_{1}}$ tác dụng lên đĩa cân bên phải có tác dụng làm cân quay theo chiều kim đồng hồ.

- Trọng lực $\overrightarrow{{P}_{2}}$ tác dụng lên đĩa cân bên trái có tác dụng làm cân quay ngược chiều kim đồng hồ.

a) Để không có chuyển động tịnh tiến thì lực nâng của trụ đỡ phải bằng với tổng độ lớn của trọng lực tác dụng lên thanh chắn và đối trọng.

b) Tổng moment lực tác dụng lên thanh chắn bằng 0.

Thanh chịu tác dụng của lực hút của Trái Đất tác dụng lên thanh (tuy nhiên coi khối lượng của thanh không đáng kể nên coi như trọng lực không đáng kể).

Thanh chịu lực ép của hai vật nặng, có độ lớn bằng đúng trọng lượng của các vật đó.

Do thanh nằm cân bằng nên:

${P}_{1}{d}_{1}={P}_{2}{d}_{2}\Leftrightarrow {m}_{1}g.{d}_{1}={m}_{2}g.{d}_{2}\Leftrightarrow {d}_{2}=\frac{{m}_{1}{d}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{5.20}{2}=50\ cm$

Độ lớn lực do cạnh nêm tác dụng lên điểm tựa O:

$F={P}_{1}+{P}_{2}={m}_{1}g+{m}_{2}g=68{,}6\ N$

- Gậy gỗ mà diễn viên xiếc cầm có vai trò hỗ trợ giữ được trạng thái cân bằng cho diễn viên.

Điều kiện cân bằng của thanh, tổng moment lực tác dụng lên thanh bằng 0.

- Yếu tố an toàn trong tình huống này: Gậy giúp diễn viên xiếc dễ điều chỉnh trọng tâm của hệ luôn đi qua dây nên người không bị ngã.

+ Nên chia đều thanh sào để trọng tâm của thanh luôn trùng với trọng tâm của người hoặc 2 trọng tâm đó nằm cùng trên một đường thẳng đứng và đi qua dây.

+ Trong quá trình di chuyển, nếu thanh bị nghiêng về bên nào thì người sẽ nghiêng về phía ngược lại.

Gọi d$_{F}$ là cánh tay đòn của lực F, ta có: d$_{F}$ = 24 cm = 0,24 m

Gọi d$_{Fc}$ là cánh tay đòn của lực cản gỗ: d$_{Fc}$ = 3 cm = 0,03 m

Theo quy tắc moment:

$F.{d}_{F}={F}_{C}.{d}_{{F}_{C}}\Leftrightarrow 150.0{,}24={F}_{C}.0{,}03\Rightarrow {F}_{C}=1200\ N$