Bài giảng Vật lí 10 (Kết nối tri thức) - Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn

Nội dung tài liệu: Bài giảng Vật lí 10 (Kết nối tri thức) - Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn

1. GIÚP QUẠ UỐNG NƯỚC
2. CâuCâuCâuCâu 5: 4:10:2: Hình CácHợp Lực vẽ phương của mabên. haisát Vật tiện táclựcchịu dụngđồng giaotác dụng thônglênquy của mặt được haitốc tiếp lực độxác cùng xúccao định phương,củacần theo vật,có hìnhcùng quycản CâuCâuCâuCâuchiềuCâu 3:6:8:1:7: nên9: Cho LựcHệNếuQuả Cặp lực hai thứcma tổnglựccáccầu lực sátvà hợp địnhlực ởđồng phản hìnhnghỉcũng tác luật quy lựccùng códụngvẽ cólàII giáđứngphương, Niu haiđộ lên trị lựclớn-tơn yêncực mộtcùng cânF được = do đạichiều bằngvật6N có vàF cânvới viếtnhau .lựcF Khihai =bằng như của lực8N. vìlực trởtắccon chuyểnhình thoi bình nhằm động hành, giảmcủa với vật, lực hợp có cản phươnglực của 퐹Ԧ khônglà đườngtiếp1 khí, tuyến chéo giúp với0 của chúng2 bề hình mặt Nếuthành hợpchúng phần lực và cùng cócó độ độ phương, lớn lớn bằng F = tổng ngược14NԦ của thì chiều,hai góc lực giữa thànhcùng hai phầnđộ lực lớn cộnglà 90 lại:0. nhaubìnhkéo hành thìvậtchuyển không F với sợi sau: Fgốc 0dâyđộng thìcó của퐹 giữlực vậtdễ= véc dàng nótácbắt tơ lại. lựcdụng đầuhơn. đặt trượt. lên tại vậtvật. tiếpF = F1 xúc. + F2 A.A.A. ĐúngĐúngĐúng B.B.B. SaiSaiSai
3. ARCHIMEDES (287 – 212 TCN) Acsimet, một nhà cơ học thiên tài thời cổ, người đã khám phá ra các định luật về đòn bẩy TÔI SẼ NHẤC BỔNG TRÁI TRÁI ĐẤT” TÔI SẼ NHẤC BỔNG “HÃY CHO TÔI MỘT ĐIỂM TỰA, ĐIỂM TÔI MỘT CHO “HÃY
4. VẬT LÍ 10 KẾT NỐI TRÍ THỨC Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN
5. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I Moment lực III Ngẫu lực II Quy tắc moment lực Điều kiện cân bằng IV tổng quát của vật rắn
6. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I Moment lực
7. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Cánh tay đòn của Câu 3: Ví dụ về trường hợp búa nhổ đinh ở lực được xác định như thế trên, cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc nào? Hãy xác định cánh trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là tay đòn d1, d2 tương ứng moment lực, kí hiệu là M. Hãy nêu định nghĩa, Ԧ Ԧ với 퐹1, 퐹2 ở hình vẽ bên viết biểu thức và nêu đơn vị của moment lực. Câu 2: Quan sát hình ảnh búa nhổ đinh. Câu 4: Hình 21.2 mô tả một chiếc a. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh thước mảnh OA, đồng chất, dài được dễ dàng? 50 cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O. Ԧ b. Lực 퐹 nên đặt vào đâu trên cán búa a. Trong các tình huống ở Hình để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó 21.2a, b, thước OA quay theo cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ? chiều kim đồng hồ hay ngược c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc chiều kim đồng hồ? những yếu tố nào? b. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong Hình 21.2.
8. Câu 3: Ví dụ về trường hợp búa nhổ đinh ở trên, cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là moment lực, kí hiệu là M. Hãy nêu định nghĩa, viết biểu thức và nêu đơn vị của moment lực. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Cánh tay đòn của lực được xác định như thế nào? Hãy xác định cánh tay đòn d1, d2 d2 tương ứng với 퐹Ԧ1, 퐹Ԧ2 ở hình vẽ bên d1 + Cánh tay đòn (tay đòn) của lực: là khoảng cách từ trục quay tới giá của lực. • Kí hiệu là d • Đơn vị là mét (m). Câu 2: Quan sát hình ảnh búa nhổ đinh. a. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh Câu 4: Hình 21.2 mô tả một chiếc được dễ dàng? thước mảnh OA, đồng chất, dài 50 cm, có thể quay quanh trục Ԧ b. Lực 퐹 nên đặt vào đâu trên cán búa quay cố định ở đầu O. để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó a. Trong các tình huống ở Hình cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ? 21.2a, b, thước OA quay theo c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc chiều kim đồng hồ hay ngược những yếu tố nào? chiều kim đồng hồ? b. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong Hình 21.2.
9. Câu 1: Cánh tay đòn của lực được xác định như thế Câu 3: Ví dụ về trường hợp búa nhổ đinh ở nào? Hãy xác định cánh trên, cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc tay đòn d1, d2 tương ứng trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là Ԧ Ԧ với 퐹1, 퐹2 ở hình vẽ bên moment lực, kí hiệu là M. Hãy nêu định nghĩa, viết biểu thức và nêu đơn vị của moment lực. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 2: Quan sát hình ảnh búa nhổ đinh. a. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh được dễ dàng? b. Lực 퐹Ԧ nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ? c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc những yếu tố nào? a. Cho đinh vào đầu búa, tay cầm vào đuôi cán búa, càng cách xa đầu búa thì càng nhổ dễ, dùng một lực từ cánh tay hướng xuống dưới và nhổ đinh lên. b. Lực 퐹Ԧ nên đặt vào đuôi cán búa để nhổ đinh được dễ dàng. Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn. c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào những yếu tố: + Cánh tay đòn (d) + Độ lớn của lực Giá của lực // với trục không làm vật quay + Giá của lực Câu 4: Hình 21.2 mô tả một chiếc thước mảnh OA, đồng chất, dài 50 cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O. a. Trong các tình huống ở Hình 21.2a, b, thước OA quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ? b. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong Hình 21.2.
10. Câu 1: Cánh tay đòn của lực được xác định như thế nào? Hãy xác định cánh tay đòn d1, d2 tương ứng với 퐹Ԧ1, 퐹Ԧ2 ở hình vẽ bên PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 3: Ví dụ về trường hợp búa nhổ đinh ở trên, cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là moment lực, kí hiệu là M. Hãy nêu định nghĩa, viết biểu thức và nêu đơn vị của moment lực. Môment 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 cánh tay đòn của nó. M = F.d • Đơn vị của momen của lực là Niu-tơn mét (N.m) Câu 4: Hình 21.2 mô tả một chiếc Câu 2: Quan sát hình ảnh búa nhổ đinh. thước mảnh OA, đồng chất, dài a. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh 50 cm, có thể quay quanh trục được dễ dàng? quay cố định ở đầu O. b. Lực 퐹Ԧ nên đặt vào đâu trên cán búa a. Trong các tình huống ở Hình để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó 21.2a, b, thước OA quay theo cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ? chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ? c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc b. Tính moment lực ứng với mỗi những yếu tố nào? tình huống trong Hình 21.2.
11. Câu 1: Cánh tay đòn của lực được xác định như thế Câu 3: Ví dụ về trường hợp búa nhổ đinh ở nào? Hãy xác định cánh trên, cho phép ta lấy tích F.d làm đại lượng đặc tay đòn d1, d2 tương ứng trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là Ԧ Ԧ với 퐹1, 퐹2 ở hình vẽ bên moment lực, kí hiệu là M. Hãy nêu định nghĩa, viết biểu thức và nêu đơn vị của moment lực. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 4: Hình 21.2 mô tả một chiếc thước mảnh OA, đồng chất, dài 50 cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O. a. Trong các tình huống ở Hình 21.2a, b, thước OA quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ? b. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong Hình 21.2. a. - Hình 21.2a, thước OA quay theo chiều kim đồng hồ - Hình 21.2b, thước OA quay ngược chiều kim đồng hồ b. - Hình 21.2a: Ta có F = 4 N; d = 50 cm = 0,5 m Moment lực trong hình 21.2a là: M = F.d = 4.0,5 = 2 (N.m) - Hình 21.2b: Ta có F = 2 N; d = 50.cos200 cm = 0,5. cos200 m Moment lực trong hình 21.2b là: M = F.d = 2.0,5.cos200 = 0,94 (N.m) Câu 2: Quan sát hình ảnh búa nhổ đinh. a. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh được dễ dàng? b. Lực 퐹Ԧ nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh được dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực lớn hay nhỏ? c. Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc những yếu tố nào?
12. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I Moment lực + Cánh tay đòn (tay đòn) của lực: là khoảng cách từ trục quay tới giá của lực. • Kí hiệu là d • Đơn vị là mét (m). + Môment 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 cánh tay đòn của nó. M = F.d • Đơn vị của momen của lực là Niu-tơn mét (N.m)
13. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I Moment lực III Ngẫu lực II Quy tắc moment lực Điều kiện cân bằng IV tổng quát của vật rắn
14. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN II Quy tắc moment lực 1. Thí nghiệm PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Dùng một đĩa tròn có trục quay đi qua tâm O, trên mặt đĩa có những lỗ dùng để treo những quả cân. Tác dụng F1 vào đĩa những lực 퐹Ԧ1 và 퐹Ԧ2 nằm trong mặt phẳng của đĩa sao cho đứng yên (hình vẽ 21.3). a. Nếu bỏ lực 퐹Ԧ1 thì đĩa quay theo chiều nào? b. Nếu bỏ lực 퐹Ԧ2 thì đĩa quay theo chiều nào? c. Khi đĩa cân bằng, lập tích F1d1 và F2d2 rồi so sánh. F2 d. Từ việc so sánh tích F.d ở câu c. ta có thể rút ra điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định, hay ta gọi là quy tắc moment lực. Hãy phát biểu quy tắc này thành lời.
15. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN II Quy tắc moment lực Thay đổi giá 푭 1. Thí nghiệm F1 Nếu bỏ lực 퐹Ԧ1: vật sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ Nếu bỏ lực 퐹Ԧ2: vật sẽ quay cùng chiều kim đồng hồ 푭 Thay đổi giá 퐹Ԧ1: Vật vẫn quay cùng chiều KĐH 푭
16. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN II Quy tắc moment lực 1. Thí nghiệm Đồng thời tác dụng 2 lực lên đĩa F Lần F1 (N) d1 F1d1 F2 (N) d2 (m) F2d2 1 đo (m) (Nm) (Nm) F1 1 1 0,4 0,4 2 0,2 0,4 2 5 0,1 0,5 1 0,5 0,5 푭 푭 푭 푭 Ta thấy: F1d1 = F2d2 hay M1 = M2.
17. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN II Quy tắc moment lực 1. Thí nghiệm Ta thấy: F1d1 = F2d2 hay M1 = M2. 2. 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. M = 0 Chú ý: Quy tắc momen lực còn áp dụng cho cả TH vật không có trục quay cố định. Vd: chiếc cuốc chim.
18. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN II Quy tắc moment lực Câu 2: a. Sử dụng kiến thức về moment lực giải thích vì sao chiếc bập bênh đứng cân bằng. b. Cho biết người chị (bên phải) có trọng lượng P2 = 300 N, khoảng cách d2 = 1 m, còn người em có trọng lượng P1 = 200 N. Hỏi khoảng cách d1 phải bằng bao nhiêu để bập bênh cân bằng? Giải: a. Chiếc bập bênh đứng cân bằng do moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. b. Lực của người em và người chị tác dụng lên bập bênh là trọng lực P Do bập bênh cân bằng nên ta có: 푃2 F1.d1 = F2.d2 ⇔ P1.d1 = P2.d2 ⇒ 1 = . 2 = 3(m) 푃1
19. Bài 21: MOMENT LỰC. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I Moment lực III Ngẫu lực II Quy tắc moment lực Điều kiện cân bằng IV tổng quát của vật rắn