Luyện tập: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Câu 1: Nhận biết

Tìm cụm từ còn thiếu

Điền tiếp phần còn thiếu: Ngẫu lực là hai lực song song, ........

A.
ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.
B.
cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.
C.
ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.
D.
cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.

Hướng dẫn:

Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

Vậy phần còn thiếu là: "ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật".

Câu 2: Nhận biết

Tính moment lực

Một lực có độ lớn 10 N tác dụng lên một vật rắn quay quanh một trục cố định, biết khoảng cách từ giá của lực đến trục quay là 20 cm. Mômen của lực tác dụng lên vật sau đây có giá trị là:

A. 200 N.m
B.
2 N.m
C.
2 N/m
D.
200 N/m

Hướng dẫn:

Mômen lực cần tìm là: $M = F.d = 10.20.10^{-2} = 2 N.m$ .

Câu 3: Thông hiểu

Chọn đáp án đúng

Hai lực $\vec{F_{1} }$ và $\vec{F_{2} }$ song song cùng chiều, cách nhau đoạn $30 cm$ . Biết $F_1 = 18N$ và hợp lực $F = 24 N$ . Điểm đặt của hợp lực cách điểm đặt của lực $F_2$ đoạn là bao nhiêu?

A.
$22,5 cm.$
B.
$43,2 cm.$
C.
$34,5 cm.$
D.
$11,5 cm.$

Hướng dẫn:

Do 2 lực song song, cùng chiều nên: $F_1 + F_2 = F ⇒ F_2 = F - F_1 = 24 - 18 = 6 N$

Ta có: $F_1.d_1= F_2.d_2⇔F_1.(d−d_2)=F_2.d_2$

$⇔18(30−d_2)=6.d_2⇒d_2=22,5 cm$

Câu 4: Nhận biết

Chọn kết luận đúng

Một lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay. Momen của lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy được đo bằng

A.
thương của lực tác dụng với cánh tay đòn.
B.
thương của lực tác dụng với tốc độ góc.
C.
tích của lực tác dụng với cánh tay đòn.
D.
tích của tốc độ góc và lực tác dụng.

Hướng dẫn:

Momen của lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy được đo bằng tích của lực tác dụng với cánh tay đòn.

Câu 5: Nhận biết

Chọn yếu tố phù hợp

Mômen của ngẫu lực phụ thuộc vào

A. vị trí trục quay của vật.
B. trục quay.
C. điểm đặt của mỗi lực tác dụng.
D. khoảng cách giữa giá của hai lực.

Hướng dẫn:

Mômen của ngẫu lực $M = F.d$ chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa giá của hai lực.

Câu 6: Thông hiểu

Chọn kết luận đúng

Lực tác dụng vào vật làm cho vật quay quanh một trục có giá:

A.
nằm trong mặt phẳng song song trục quay.
B.
nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay.
C.
cắt trục quay.
D.
song song với trục quay.

Hướng dẫn:

Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay khi đó cánh tay đòn d của lực sẽ khác không nên momen lực khi đó khác không sẽ có tác dụng làm quay vật rắn.

Câu 7: Thông hiểu

Tính độ lớn của lực tại B

Một thanh đồng chất tì lên giá đỡ tại O và được giữ nằm cân bằng với hai lực đặt tại A và B như hình vẽ. Vì thanh cân bằng nên hai lực tại A và B sẽ cho hợp lực đặt tại O. Độ lớn của lực tại B là:

A.
X = 11 N.
B.
X = 36 N.
C.
X = 40 N.
D.
X = 47 N.

Hướng dẫn:

Áp dụng công thức momen về điều kiện cân bằng của vật rắn.

$X/20=45/25⇒X=36(N)$

Câu 8: Nhận biết

Tính độ lớn moment ngẫu lực

Hai lực của một ngẫu lực có độ lớn $F = 5,0 N$ . Cánh tay đòn của ngẫu lực $d = 20 cm$ . Moment của ngẫu lực là:

A.
$2,0 N.m.$
B.
$0,5 N.m.$
C.
$100 N.m.$
D.
$1,0 N.m.$

Hướng dẫn:

Mômen ngẫu lực: $M = F.d = 5.0,2 = 1 N.m.$

Câu 9: Nhận biết

Điền từ vào chỗ trống

Điền từ vào chỗ trống sao cho có nội dung phù hợp: “Hợp lực của 2 lực song song cùng chiều là một lực (1) …… với 2 lực và có độ lớn bằng (2) …… các độ lớn của 2 lực thành phần”.

A. (1) song song, ngược chiều; (2) hiệu.
B. (1) song song, cùng chiều; (2) hiệu.
C. (1) song song, ngược chiều; (2) tổng.
D. (1) song song, cùng chiều; (2) tổng.

Hướng dẫn:

Hợp lực của 2 lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều với 2 lực và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của 2 lực thành phần.

Câu 10: Nhận biết

Tìm đơn vị của momen lực

Đơn vị của mômen lực là:

A.
kg.m.
B.
m/s.
C.
N.m.
D.
N.kg.

Hướng dẫn:

Đơn vị của mômen lực là: N.m.

Câu 11: Thông hiểu

Chọn câu sai

Chọn phát biểu sai?

A.
Mọi vật quay quanh một trục đều có mức quán tính.
B.
Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.
C.
Với cánh tay đòn không đổi, lực càng lớn thì tác dụng làm quay càng lớn.
D.
Cánh tay đòn càng lớn thì tác dụng làm quay càng bé.

Hướng dẫn:

Cánh tay đòn càng lớn thì tác dụng làm quay càng lớn nên phát biểu: "Cánh tay đòn càng lớn thì tác dụng làm quay càng bé" sai.

Câu 12: Vận dụng

Chọn đáp án đúng:

Một thanh chắn đường AB dài 7,5 m; có khối lượng 25 kg, có trọng tâm G cách đầu A là 1,2 m. Thanh có thể quay quanh một trục O nằm ngang cách đầu A là 1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s².

A. 125 N.
B. 250 N.
C. 26,5 N.
D. 12,5 N.

Hướng dẫn:

Xét trục quay tại O.

Trọng lực $\overrightarrow P$ có xu hướng làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Vậy để giữ thanh cân bằng, cần tác dụng lên đầu B một lực $\overrightarrow F$ có xu hướng làm vật quay xuôi chiều kim đồng hồ hay $\overrightarrow B$ và $\overrightarrow F$ cùng chiều.

Moment lực cân bằng

Để thanh cân bằng, áp dụng quy tắc mômen lực, ta có: M_P = M_F

⇔ ⇔ P.OG = F.OB

⇔ ⇔ P.(OA – AG) = F.(AB – OA)

⇔ ⇔ m.g.(OA – AG) = F.(AB – OA)

⇔ ⇔ 25.10.(1,5 – 1,2) = F.(7,5 - 1,5)

⇔ ⇔ F = 12,5 N.

Câu 13: Thông hiểu

Chọn hình vẽ thích hợp

Cặp lực nào trong hình vẽ là ngẫu lực?

A.
Hình b)
B.
Hình c)
C.
Hình d)
D.
Hình a)

Hướng dẫn:

Ngẫu lực là hệ gồm hai lực cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau, cùng tác dụng lên một vật nhưng có vị trí điểm đặt khác nhau.

Nên hình vẽ cần tìm là: Hình b.

Câu 14: Nhận biết

Chọn đáp án thích hợp

Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định là:

A.
giá của trọng lực tác dụng lên vật đi qua trục quay.
B.
tổng momen của các lực làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen của các lực làm vật quay theo chiều ngược lại.
C.
momen của trọng lực tác dụng lên vật bằng 0.
D.
hợp lực tác dụng lên vật bằng 0.

Hướng dẫn:

- Một vật cân bằng khi không có gia tốc (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều) và không quay.

- Một vật ở trạng thái cân bằng khi thỏa mãn đồng thời hai điều kiện sau đây:

+ Hợp lực tác dụng lên vật bằng không.

+ Tổng moment của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không.

Câu 15: Vận dụng

Tính độ lớn của hợp lực

Hai lực song song cùng chiều cách nhau một đoạn 0,2 m. Nếu một trong hai lực có độ lớn 13 N và hợp lực của chúng có điểm đặt cách điểm đặt của lực kia một đoạn 0,08 m. Tính độ lớn của hợp lực và lực còn lại.