Bài giảng Vật lí 10 - Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực

  “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất”ACSIMET ( 287 – 216 Trước công nguyên)Bài 18. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰCHãy kể tên những vật có trục quay cố định?I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực1. Thí nghiệm Dùng 1 đĩa tròn có trục quay đi qua tâm O, trên mặt đĩa có những lỗ dùng để treo những quả cân. Ta tác dụng vào đĩa 2 lực và nằm trong mặt phẳng của đĩa, sao cho đĩa vẫn đứng yên.I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực1. Thí nghiệm.Giải thích: - Nếu không có lực ⇒ làm đĩa quay theo chiều kim đồng hồ. - Nếu không có lực ⇒ làm đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ. - Đĩa đứng yên vì tác dụng làm quay của cân bằng với tác dụng làm quay của I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực1. Thí nghiệm2. Momen lựcMomen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (cánh tay đòn).M = F.d Trong đó: M là momen lực (N.m)F là độ lớn của lực tác dụng (N)d là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (cánh tay đòn) (m)Tại sao người ta thường bố trí tay nắm cửa cách xa bản lề (trục quay của cánh cửa)?Người ta thường bố trí tay nắm cửa cách xa bản lề (trục quay của cánh cửa) nhằm tăng momen lực (tăng tác dụng làm quay của lực giúp ta có thể mở cửa dễ dàng hơn)M = FdNhận xét: - Muốn tăng momen lực ta có thể tăng độ lớn của lực tác dụng hoặc tăng độ dài của cánh tay đòn. - Khi d=0 => M=0 => nếu giá của lực đi qua tâm quay thì lực không có tác dụng làm quay.II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)1. Quy tắcF2d2d1F1II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)1. Quy tắcF4d4d1F1+Hay:M1 + M2 = M3 + M4F3F2d2d3II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)1. Quy tắcMuốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)1. Quy tắc2. Chú ýd2d10F1F2Quy tắc momen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống nào đó ở vật xuất hiện trục quay.  “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất”ACSIMET ( 287 – 216 Trước công nguyên)LUYỆN TẬPBài 1. Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh (như hình bên). Khi người ấy tác dụng một lực F = 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Tính lực cản của gỗ tác dụng vào đinh.GiảiGọi d1 là cánh tay đòn của lực F, ta có: d1= 20cm = 0,2mGọi d2 là cánh tay đòn của lực cản của gỗ, ta có: d2=2cm=0,02mÁp dụng quy tắc momen lực, ta có: M1 = M2 Fd1 = Fcd2 ABOCP1P2Bài 2.Thanh AB đồng chất tiết diện đều. Mắc vào A vật có trọng lượng P1=10N, mắc vào C vật có trọng lượng P2 =20N sao cho thanh AB cân bằng. Bỏ qua khối lượng của thanh AB và OC=10cm. Tìm đoạn OA?Trục quaytạm thờiLUYỆN TẬP ABOCP1P2Trục quaytạm thờiP1 = 10 NP2 = 20 NOC = 10 cm = 0,1mOA = ?Áp dụng quy tắc momen lực, ta có M1 = M2 P1.OA = P2.OC Bài 3.Một người nâng một tấm gỗ nặng 30kg dài 1,5m, lực nâng vuông góc với tấm gỗ và giữ cho nó hợp với mặt đất nằm ngang một góc =300. Biết trọng tâm của tấm gỗ cách đầu mà người đó nâng 120cm. Tính lực nâng của người đó.LUYỆN TẬPTa có: m = 30kg, AB = 1,5m, = 300, GB = 1,2mCánh tay đòn của lực F là AB = 1,5mCánh tay đòn của lực P là AI = AG.cos Áp dụng quy tắc momen lực, ta cóF.AB = P.AI Tiết học đến đây là kết thúc Xin chân thành cảm ơn các em học sinh !!!