Lớp 10 Vật lý 10 - Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lý 10 bài 21 KNTT

Chúng tôi xin giới thiệu bài Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 21: Moment lực - Cân bằng của vật rắn được Khoahoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách Kết nối tri thức. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

1. Moment lực

a. Tác dụng làm quay của lực

- Nhiều trường hợp trong thực tiễn, lực hoặc hệ lực tác dụng vào vật và không có tác dụng làm vật chuyển động theo hướng của lực tổng hợp mà làm cho vật quay:

- Xét trường hợp lực tác dụng vuông góc với trục quay cố định của vật như hình vẽ:

Moment lực cân bằng của vật rắn

Bu lông càng dễ quay trong các trường hợp:

  • Khi điểm đặt lực cố định (Hình b): Độ lớn của lực tác dụng lên cờ lê càng lớn.
  • Khi lực giữ có độ lớn không đổi: Điểm đặt lực càng xa trục quay.

Kết luận: Tác dụng làm quay vật của lực không chỉ phụ thuộc vào độ lớn F của lực mà còn phụ thuộc vào phương của lực và khoảng cách d từ trục quay đến giá của lực, gọi là cánh tay đòn.

b. Moment lực

Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực là moment lực, có định nghĩa như sau:

  • Moment lực đối với trục quay 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

  • Trong hệ SI, đơn vị của moment lực là N.m (Niutơn mét).

2. Quy tắc moment lực

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

  • Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
  • Nếu chọn một chiều quay làm chiều dương thì điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định là: Tổng các moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng 0.

\sum {M = 0}

3. Ngẫu lực

a. Ngẫu lực là gì?

  • Hai hệ lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật được gọi là ngẫu lực.
  • Dưới tác dụng của ngẫu lực tác dụng lên một vật chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến.

Ví dụ minh họa

Moment lực cân bằng của vật rắn

b. Moment của ngẫu lực

Tác dụng làm quay của cặp lực trên được gọi là moment của ngẫu lực và có thể tính được bằng tổng các moment của mỗi lực với trục quay.

Xét trường hợp như hình vẽ:

Moment lực cân bằng của vật rắn

  • Ta có: Hai lực \overrightarrow {{F_1}} và \overrightarrow {{F_2}} đều có tác dụng làm vô lăng quay ngược chiều kim đồng hồ và có cánh tay đòn lần lượt là d_1;d_2.
  • Ta có khoảng cách giữa hai giá của hai lực là d=d_1+d_2. Lúc đó d được gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực.

Khi đó moment của ngẫu lực đối với trục quay đi qua điểm O (tâm vô lăng) được xác định:

M = F_1.d_1 + F_2.d_2=M.d

Trong đó F là độ lớn của mỗi lực, d là khoảng cách giữa hai giá của lực, gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực.

4. Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn

Khối lượng và vị trí trọng tâm là hai đại lượng đặc trưng cho vật rắn. Chuyển động của trọng tâm đại diện cho chuyển động tịnh tiến của vật rắn.

Khi vật rắn ở trạng thái cân bằng, lực tác dụng vào vật phải có hai điều kiện sau:

  • Lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không.
  • Tổng moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì bằng không.

\begin{matrix} \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + ... + \overrightarrow {{F_n}} = \overrightarrow 0 \hfill \\ {M_1} + {M_2} + ... + {M_n} = 0 \hfill \\ \end{matrix}

Trong điều kiện về moment lực, ta cần quy ước các moment lực có xu hướng làm vật quay theo một chiều có giá trị dương. Từ đó các moment lực có xu hướng quay theo chiều ngược với chiều dương quy ước sẽ có giá trị âm.

  • 64 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Vật Lí 10 KNTT