Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 16 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
16
Dung lượng
1,53 MB
Nội dung
VẬT LÝ 10 - KNTT CHƯƠNG III ĐỘNG LỰC HỌC BÀI 21 MOMENT LỰC CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN I TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Moment lực Moment lực trục quay đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực đo tích lực với cánh tay địn M = F.d F độ lớn lực (N) d cánh tay đòn lực hay khoảng cách từ trục quay đến giá lực (m) M moment lực Đơn vị moment lực Niutơn mét (N.m) M đại lượng véc tơ Ví dụ: Dùng búa để nhổ đinh ván, lực F làm cho búa quay chiều KĐH quanh trục quay tạm thời O - Dùng cờ lê để vặn đai ốc, lực ⃗ F làm cho cờ lê quay ngược chiều KĐH Quy tắc moment lực (hay điều kiện cân vật có trục quay cố định) - Muốn cho vật có trục quay cố định trạng thái cân bằng, tổng moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải tổng moment lực có xu hirớng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ - Tổng moment lực tác dụng lên vật (đối với trục quay bất kì) ∑ M =0 (Chọn chiều quay làm chiều dương để tính mơmen) Câu hỏi Sử dụng kiến thức moment lực giải thích bập bênh đứng cân bằng? Câu hỏi Cho biết người chị (bên phải) có trọng lượng P2 300 N , khoảng cách d 1m, người em có trọng lượng P1 200 N Hỏi khoảng cách d1 phải để bập bênh cân nằm ngang? Ngẫu lực a) Ngẫu lực gì? Ngẫu lực hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn đặt vào vật Ngẫu lực tác dụng lên vật làm cho vật quay không tịnh tiến b) Moment ngẫu lực Moment ngẫu lực: M =F d + F2 d 2❑ y ❑ M =F d Trong F độ lớn lực, d khoảng cách hai giá lực, gọi cánh tay đòn ngẫu lực Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Moment ngẫu lực không phụ thuộc vào khoảng cách trục quay đến giá lực mà phụ thuộc vào khoảng cách giá hai lực Điều kiện cân tổng quát vật rắn - Tổng lực tác dụng lên vật - Tổng moment lực tác dụng lên vật điểm chọn làm trục quay (nếu chọn chiều quay làm chiều dương) Câu hỏi Áp dụng điều kiện cân tổng quát vào thang dựa vào tường a)Viết điều kiện cân lực b)Viết điều kiện cân moment (đối với trục quay qua A) Câu hỏi Giải thích cân moment hình? Bổ sung Tổng hợp lực song song: (Xem lại lí thuyết 13 tài liệu này) Lực tổng hợp hai lực song song chiều lực: - Song song, chiều có độ lớn tổng độ lớn hai lực thành phần - Có giá nằm mặt phẳng hai lực thành phần, chia khoảng cách hai giá hai lực song F1 d F d1 song thành đoạn tỉ lệ nghịch với độ lướn hai lực II PHÂN LOẠI BÀI TẬP DẠNG 1: BÀI TẬP MOMENT CỦA LỰC, MOMENT CỦA NGẪU LỰC 1.1: Phương pháp giải * Trường hợp tính moment lực F Bước 1: Xác định độ lớn lực F Bước 2: Xác định cánh tay đòn d lực F (d khoảng cách từ trục quay đến giá lực F, d tính theo đơn vị m) Bước 3: Áp dụng cơng thức tính moment lực: M = F.d M 0 ⃗ ⃗ Chú ý: Khi lực F có giá qua trục quay moment lực F trục quay F * Trường hợp tính moment ngẫu lực Bước 1: Xác định độ lớn lực (F1 = F2 = F) Bước 2: Xác định cánh tay đòn d ngẫu lực (d khoảng cách hai giá lực, d tính theo đơn vị m) Bước 3: Áp dụng cơng thức tính moment ngẫu lực: M = F.d 1.2: Bài tập minh hoạ Bài 1: Biết lực F 1=25 N , F 2=10 N , F 3=10 N tác dụng vào AB có trục quay A hình vẽ a) Các lực F1 , F2 , F3 tác dụng lên làm cho quay nào? b) Xác định cánh tay đòn lực F1 , F2 , F3 c) Tính độ lớn moment lực M ( F 1) ; M ( F 2) ; M ( F 3) trục quay#A Hướng dẫn giải a) Lực F1 tác dụng lên làm cho quay ngược chiều kim đồng hồ Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Lực F2 tác dụng lên làm cho quay chiều kim đồng hồ Lực F3 tác dụng lên khơng có tác dụng làm cho quay giá lực qua trục quay b) Cánh tay đòn lực: d1 AC AB.sin 250 0,8.sin 250 0,338( m) d AB 0,8(m) d3 0 c) Moment lực trục quay A M F F1.d1 25.0,8.sin 250 8, 45( Nm) M F F2 d 10.0,8 8( Nm ) M F F3 d 10.0 0 Bài 2: Một thước mảnh có trục quay nằm ngang qua trọng tâm O thước Dùng hai ngón tay tác dụng vào thước ngẫu lực đặt vào hai điểm A B cách 4,5 cm có độ lớn FA FB 1N Thanh quay góc 30 Hai lực ln nằm ngang đặt A B (hình vẽ) a) Xác định cánh tay địn ngẫu lực b) Tính momen ngẫu lực Hướng dẫn giải a) Cánh tay đòn ngẫu lực: d IB AB.cos 4, 5.10 2.cos 300 0, 039(m) b) Moment ngẫu lực: M F d F BI 1.0, 039 0, 039( Nm) Bài Thanh AB khối lượng m, chiều dài L = 3m gắn vào tường lề#A Đầu B treo vật nặng 5kg Thanh giữ nằm ngang nhờ dây treo CD, biết lực căng dây 150N, AC = 2m, dây treo hợp với AB góc 45 (hình vẽ) Xác định moment lực căng dây CD moment lực căng dây đầu B Lấy g 10m / s Hướng dẫn giải Lực căng dây tác dụng lên AB hình vẽ Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Moment lực căng dây M TB / A TB AB mB g AB 5.10.3 150 Nm M TCD / A TCD AH TCD AC.sin 150.2.sin 450 150 Nm 1.3: Bài tập vận dụng Bài 1: Đặt thước gỗ AB dài 50cm bàn, nâng đầu A thước lên cao lực có độ lớn 10N cho thước đứng n hợp với mặt bàn góc 30 Tính độ lớn moment lực nâng đầu B thước trường hợp: a) Lực nâng có phương vng góc với đầu A thước b) Lực nâng có phương thẳng đứng Bài 2: Để xiết chặt êcu (đai ốc), người ta tác dụng lên đầu cán cờ-lê lực có độ lớn F 20 N , khoảng cách từ trục O êcu đến vị trí A cờ lê OA 15cm Tính độ lớn moment lực F trục êcu trường hợp: a) Lực tác dụng vng góc với cán cờ lê b) Lực tác dụng hợp với cán cờ-lê góc 60 Bài 3: Ta cần tác dụng moment ngẫu lực 12 N.m để làm quay bánh xe hình vẽ Xác định độ lớn lực tác dụng vào bánh xe hình a hình b Từ đó, cho biết trường hợp có lợi lực Bài 4: Một vật rắn phẳng, mỏng có dạng tam giác ABC, cạnh 20 cm Người ta tác dụng vào vật ngẫu lực nằm mặt phẳng tam giác Các lực có độ lớn N đặt vào hai đỉnh A B Tính momen ngẫu lực trường hợp sau đây: Trang VẬT LÝ 10 - KNTT a) Các lực vng góc với cạnh AB b) Các lực vng góc với cạnh AC c) Các lực song song với cạnh AC Hướng dẫn giải Bài 1: a) Lực nâng có phương vng góc với đầu A thước Cánh tay đòn lực F d AB 50cm 0,5m Moment lực F: M F / B F d 10.0, 5( N m) b) Lực nâng có phương thẳng đứng Cánh tay địn lực F d BI AB.cos 0,5.cos 300 M F / B F d 10 ( m) 2,5 3( N m) Moment lực F: Bài 2: a) Lực tác dụng vuông góc với cán cờ lê M = F.d = 20.0,15 = (N.m) b) Lực tác dụng hợp với cán cờ-lê góc 60 M Fd F OB F OA.sin 20.0,15.sin 60 2, Nm Bài 3: a) Độ lớn lực tác dụng vào hai điểm vành bánh xe F1 F2 F M 30( N ) d b) Độ lớn lực tác dụng vào hai điểm bánh xe F1 F2 F M F d F M 52,17( N ) d Trường hợp (a) cánh tay đòn ngẫu lực lớn lực tác dụng nhỏ Vậy trường hợp (a) có lợi lực Bài 4: Áp dụng cơng thức tính moment ngẫu lực M = F.d a M F d F AB 8.0, 1, Nm Trang M F d F VẬT LÝ 10 - KNTT b M F d F AC 0, 8 0,8 Nm 2 c M F d F BI F AB.sin 600 8.0, 0,8 3Nm III BÀI TẬP BỔ SUNG Bài Một tàu vượt biển lớn bị mắc cạn gần đường bờ biển (tương tự trường hợp tàu Costa Concordia vào ngày 13/01/2012 Ý) nằm nghiêng góc vẽ bên Người ta sử dụng tàu cứu hộ để gây lực F 5, 0.10 N tác dụng vào điểm A tàu theo phương ngang để giúp tàu thẳng đứng trở lại Xác định moment lực lực tác dụng tương ứng với trục quay qua điểm tiếp xúc tàu với mặt đất Đáp án: 1, 48.10 N.m Bài Một xe cẩu có chiều dài cần trục l 20 m nghiêng 30 so với phương thẳng đứng Đầu cần trục có treo thùng hàng nặng hình vẽ bên Xác định moment lực thùng hàng tác dụng lên đầu cần trục trục quay qua đầu lại cần trục gắn với thân máy Lấy g 9,8 m/s Đáp án: 196000 N.m DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TỔNG QUÁT CỦA VẬT RẮN (NÂNG CAO) 2.1: Phương pháp giải Bước 1: Phân tích lực tác dụng lên vật Bước 2: Xác định vị trí trục quay cánh tay địn lực F1 F F n 0 M 0 Bước 3: Viết điều kiện cân lực moment: Bước 4: Giải hệ phương trình, tìm yêu cầu đề 2.2: Bài tập minh hoạ Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Bài Một xe đẩy chuyển vật liệu có cấu tạo hình Tổng khối lượng vật liệu xe 100kg Áp dụng quy tắc moment, tính lực nâng đặt vào tay cầm để giữ xe thăng Lấy g = 9,8 m/s2 Hướng dẫn giải: - Xét trục quay qua trục bánh xe Lực nâng tay có tác dụng làm xe quay chiều kim đồng hồ trọng lực xe có tác dụng làm xe quay ngược chiều kim đồng hồ - Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: M F M P 0 F d1 P.d F 1, 100.9,8.0, F 420 N Bài Một cột truyền tải điện có dây cáp dẫn điện nằm ngang đầu cột giữ cân thẳng đứng nhờ dây thép gắn chặt xuống đất hình vẽ Biết dây cáp thép tạo góc 30 so với cột điện, dây cáp dẫn điện tác dụng lực kéo F 500 N vào cột theo phương vng góc với cột Xác định lực căng dây cáp thép để cột thăng Hướng dẫn giải: - Xét trục quay qua điểm tựa cột điện lên mặt đất, lực căng dây cáp dẫn điện có tác dụng làm cột điện quay ngược chiều kim đồng hồ; lực căng dây cáp thép có tác dụng chống lại quay Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: M F M T F h T h.sin 300 (h chiều cao cột điện) T 2 F 2.500 1000 N ⃗ Bài Người ta tác dụng lực F có độ lớn 80N lên tay quay để xoay ⃗ cối xay hình Cho F có phương tiếp tuyến với bề mặt cối xay, khoảng cách từ tay quay đến tâm quay d 40cm Xác định ⃗ moment lực F trục quay qua tâm cối xay Hướng dẫn giải: - Moment lực F trục quay qua tâm cối xay: M F d 80.0, 32 N m Bài Một người nâng gỗ đồng chất AB, tiết diện đều, có trọng lượng P = 200 N (A điểm tiếp xúc với mặt đất, B chỗ tiếp xúc với tay) ⃗ Người tác dụng lực F theo phương vng góc với gỗ vào đầu (B) gỗ để giữ cho hợp với mặt đất góc 30 Trang VẬT LÝ 10 - KNTT a) Tính độ lớn lực người tác dụng vào gỗ? b) Tính độ lớn lực ma sát nghỉ phản lực tác dụng lên gỗ Hướng dẫn giải: a) - Xét trục quay qua (A) điểm tiếp xúc gỗ mặt đất - Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: M F M P F P .cos F 200 .cos30 50 N 2 b) Ngồi cịn có phản lực mặt đất lực ma sát nghỉ tác dụng lên gỗ ADĐK CB khơng có chuyển động tịnh tiến chiếu lên chiều dương lực để tính Bài Thanh BC nhẹ, gắn vào tường lề C, đầu B treo vật có khối lượng m = 4kg giữ cân nhờ dây treo AB Cho AB 30cm , AC 40cm Xác định lực tác dụng lên BC Hướng dẫn giải: - Xét trục quay qua điểm C - Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: T1 AC T2 AB M T1 M T2 T1 AC m.g AB T1.0, 4.10.0,3 T1 30 N - Phản lực tường tác dụng lên BC T BC 50 N T1 30 50 N sin AB 30 Bài Một AB đồng chất, tiết diện đều, dài 2m, khối lượng m = 2kg giữ nghiêng góc α mặt sàn nằm ngang sợi dây nằm ngang BC dài 2m nối đầu B với tường đứng thẳng; C đầu A tựa lên mặt sàn Hệ số ma sát mặt sàn μ = 0,5 a)Tìm điều kiện α để cân b)Tính lực tác dụng lên khoảng cách AD từ đầu A đến góc tường D α = 60o Lấy g = 10 m/s2 D Hướng dẫn giải: a) Vì AB đồng chất tiết diện nên trọng lực ⃗ P đặt C + Các lực tác dụng lên AB gồm: trọng lực ⃗ P đặt F ms trọng tâm G, lực căng dây ⃗ T dây BC, lực ma sát ⃗ phản lực vng góc ⃗ N sàn đặt tại#A + Áp dụng điều kiện cân tổng quát vật rắn (về P +⃗ N +⃗ F ms+ ⃗ T =0(1) lực momen) ta có: ⃗ A M (T )=M ( P )(2) D Trang B A B y x O VẬT LÝ 10 - KNTT + Chiếu (1) lên trục Ox, Oy ta có: { ¿ Ox : F ms−¿ T =0 ¿∧Oy : N−P=0 ⇒ + Từ (2) ta có: T AB sin α =P + Từ (3) (5) ta có: F ms= ¿ F ms=T ( ) ¿ N=P ( ) { AB P cos α ⇒ T = (5) 2 tan α P tan α + Để AB khơng trượt thì: F ms ≤ μN ⇔ P P ≤ μN ( ) ≤ μP tan α ≥ =1⇒ α ≥ o tan α 2μ → tan α b) Khi = 60o P 2.10 10 = = (N) tan α tan 0o √ 10 + Lực ma sát nghỉ tác dụng lên đầu A: F ms=T = ( N ) √3 + Trọng lực P phản lực N sàn: P = N = 20 (N) + Khoảng cách từ A đến D: AD=BC− AB cos 0o=2−2 cos 0o =1 ( m ) F ms có giá qua trục quay nên khơng có tác dụng quay hay mơmen lực ⃗ Chú ý: Phản lực ⃗ N ⃗ N F ms nên ta viết gọn (2) ⃗ 1.3: Bài tập vận dụng Bài Thanh cứng OB quay quanh O Tác dụng lên lực ⃗ F ⃗ F đặt A B hình Biết F = 20N, OA = 10 cm, AB = 40 cm O F ⃗ F hợp với ⃗ Thanh cân theo phương nằm ngang ⃗ BA góc , a) B A Lấy g = 10 m/s2 Tìm F2 nếu: Thanh OB nhẹ a)α =β = 90o B b) b) α = 30o, β = 90o O A c) α = 30o, β = 60o Thanh OB có trọng lượng N Và xét trường hợp + Lực căng dây BC: T = c) Hướng dẫn giải: a) Khi = = 90o F ⃗ F là: + Cánh tay đòn lực ⃗ d 1=OA =10 ( cm ) d 2=OB=OA + AB =50 ( cm ) + Khi cân bằng: d 10 M ( F )=M ( F ) ⇔ F d 1=F d2 ⇒ F 2=F1 =20 =4 ( N ) d2 50 o o b) Khi = 30 , = 90 F ⃗ F là: + Cánh tay đòn lực ⃗ o d 1=OA sin α =10 sin3 =5 ( cm ) d 2=OB=OA + AB =50 ( cm ) + Khi cân bằng: d M ( F )=M ( F ) ⇔ F d 1=F d2 ⇒ F 2=F =20 =2 ( N ) d2 50 o o c) Khi = 30 , = 60 F ⃗ F là: + Cánh tay đòn lực ⃗ o d 1=OA sin α =10 sin3 =5 ( cm ) d 2=OB sin β=50 sin6 0o=25 √ ( cm ) + Khi cân bằng: d M ( F )=M ( F ) ⇔ F d 1=F d2 ⇒ F 2=F =20 =2,3 ( N ) d2 25 √3 1 a) O d1 d2 d1 b) O B A d2 d1 Trang B A 2 B A O c) O A d2 B VẬT LÝ 10 - KNTT Bài Một mảnh AB, nằm ngang dài m có khối lượng khơng đáng kể, đỡ đầu B sợi dây nhẹ, dây làm với ngang góc 30o, cịn đầu A tì vào tường thẳng đứng, có ma sát giữ cho khơng bị trượt, hệ số ma sát nghỉ μo = 0,5 Hãy xác định khoảng cách nhỏ x từ điểm treo vật có trọng lượng 14N đến đầu A để đầu A khơng bị trượt Tính độ lớn lực ma sát B A Hướng dẫn giải: Vì AB đồng chất tiết diện nên trọng lực ⃗ P đặt + Các lực tác dụng lên AB gồm: - Trọng lực ⃗ P vật nặng đặt I, cách đầu A đoạn x - Lực căng dây ⃗ T dây BC đặt B F ms phản lực vuông góc ⃗ - Lực ma sát nghỉ ⃗ N sàn đặt A y H + Các lực biểu diễn hình + Áp dụng điều kiện cân tổng quát vật rắn (về lực momen) ta có: ⃗ P +⃗ N +⃗ F ms+ ⃗ T =0(1) I x B A M (T )=M ( P )(2) O + Chiếu (1) lên trục Ox, Oy ta có: x ¿ Ox : N −T cos α =0 ¿ Oy : Fms +T sin α−P=0 (3) + Từ (2) ta có: P x T AH =P AI ⇔ T AB sin α =P x ⇒ T = (4) AB sin α + Thay (4) vào (3) ta có: P x P x ¿ Ox : N − cos α=0 ¿N= cot α AB sin α AB ⇒ P x P.x ¿ Oy : Fms + sin α −P=0 ¿ F ms=P− AB sin α AB P.x P.x ≤μ cot α AB−x ≤ μ x cot α + Để AB khơng trượt đầu A thì: F ms ≤ μN ⇔ P− AB AB AB = =1,07 ( m ) ⇒ x ( m )min x≥ 1+ μ cot α 1+ 0,5.cot o P.x 1,07 =14 1− ≈ 6,5 ( N ) + Độ lớn lực ma sát đó: F ms=P− AB Bài Thang có khối lượng m = 30kg dựa vào tường trơn nhẵn góc nghiêng α Hệ số ma sát thang sàn μ = 0,6 Lấy g = 10 m/s2 a)Thang đứng yên cân bằng, tìm lực tác dụng lên thang α = 45o b)Tìm giá trị α để thang đứng yên khơng trượt sàn c)Một người có khối lượng m1 = 60kg leo lên thang α = 45o Hỏi người lên đến vị trí M thang (so với chân thang) thang bị trượt Chiều dài thang l=2 ( m ) Hướng dẫn giải: a) Các lực tác dụng lên thang gồm: y - Trọng lực ⃗ P thang N ⃗ N sàn tường - Phản lực ⃗ B F ms thang sàn - Lực ma sát ⃗ P +⃗ N +⃗ N +⃗ Fms =0(1) + Điều kiện cân lực: ⃗ N −F + Chiếu (1) lên Ox, Oy ta có: Ox: ms =0 ⇒ N 2=Fms (2) Oy: N 1−P=0 ⇒ N 1=P=mg=300 ( N ) (3) + Điều kiện cân momen với trục quay qua A: O A x l P M ( N )=M ( P) ⇔ N l sin α =P cos α ⇒ N 2= cot α =150 ( N ) 2 { { { ( Trang ) VẬT LÝ 10 - KNTT + Lực ma sát tác dụng lên thang A là: Fms = N2 = 150 (N) Chú ý: Ta chọn trục quay qua B, kết khơng thay đổi biểu thức momen không đơn giản việc chọn trục quay qua#A P P P b) Theo câu a ta có: N 2= cot α ( ) F ms= cot α = 2 tan α → P ≤ μ N ( ) tan α ≤ + Điều kiện để thang không trượt: F ms ≤ μ N ⇔ tan α 2μ → 1 ⇒ α ≤ arctan =39,8 o α ≤ arctan 2μ 1,2 c) Giả sử người lên đến M có độ cao h so với đất thang bắt đầu trượt + Các lực tác dụng lên thang gồm: - Trọng lực ⃗ P thang y ⃗ - Trọng lực P1 người B N ⃗ N sàn tường - Phản lực ⃗ M F ms thang sàn - Lực ma sát ⃗ P +⃗ P1 + ⃗ N +⃗ N 2+ ⃗ F ms=0 + Điều kiện cân lực: ⃗ + Chiếu (1) lên Ox, Oy ta có: Ox: N 2−F ms=0 ⇒ N 2=Fms Oy: N 1−P−P1=0 ⇒ N 1=P+ P1 O A x + Vì thang trượt nên: F ms=μ N 1=μ ( P+ P1 ) + Điều kiện cân momen với trục quay qua A: l M ( N )=M ( P) + M ( P ) ⇔ N l sin α =P cos α + P1 MA cos α l + Vì N2 = Fms nên suy ra: μ ( P+ P1 ) l sin α =P cos α + P1 MA cos α l μ ( P+ P1 ) l sin α−P cos α MA= =1,3 ( m ) P1 cos α + Vậy người lên đến điểm M thang cách chân thang đoạn 1,3 m Bài 10 Ta dựng dài đồng chất, tiết diện đều, có trọng lượng P vào tường thẳng đứng Hệ số ma sát sàn 1 = 0,4, tường 2 = 0,5 Gọi góc hợp sàn Xác định giá trị nhỏ để đứng yên Hướng dẫn giải: + Các lực tác dụng lên gồm: - Trọng lực ⃗ P y ⃗ N2 - Phản lực N ⃗ F ms1 ⃗ F ms - Lực ma sát ⃗ A P +⃗ N +⃗ N +⃗ Fms + ⃗ F ms 2=0(*) + Điều kiện cân lực: ⃗ + Chiếu (*) lên Ox, Oy ta có: Ox: N 2−F ms 1=0 ⇒ N 2=F ms 1(1) Oy: −P+ N + F ms2 =0 ⇒ Fms 2=P−N 1(2) + Điều kiện cân momen với trục quay qua A: O B M ( N )=M ( F )+ M ( P ) N l cos α =F ms1 l sin α + P l cos α x P=2 N 1−2 F ms1 tan α ( ) P=2 N 1−2 N tan α (3) ( ) ( ) ms → + Để khơng trượt thì: F ms1 ≤ μ N ⇔ N ≤ μ1 N 1(4) F ms ≤ μ N ⇔ P−N ≤ μ N ( ) N 1−2 N tan α ≤ μ2 N → ) N ≤ ( μ2 +2 tan α ) μ1 N N ≤ ( μ2 +2 tan α ) N ( → ( μ2 +2 tan α ) μ ≥ 1⇒ tan α ≥ 1 1 −μ2 ⇒ α ≥ arctan −μ2 μ1 μ1 ( [ ( )] ) Trang VẬT LÝ 10 - KNTT α o =arctan 1 −μ 2 μ1 [ ( )] Bài 11 Một vật A hình hộp, khối lượng m = 50kg, có thiết diện thẳng hình chữ nhật ABCD (cạnh AB = CD = a = 1m; BC = AD = b = 0,7 m) đặt sàn nhà cho mặt BC tiếp A D xúc với sàn Tác dụng vào mặt DC lực ⃗ F theo phương nằm ngang Tìm giá trị F để làm vật bị lật Tìm hệ số ma sát vật sàn Lấy g = 10 m/s2 Hướng dẫn giải: B C + Các lực tác dụng lên hộp gồm: - Trọng lực ⃗ P ⃗ - Lực F - Phản lực ⃗ N F ms - Lực ma sát ⃗ + Hộp bắt đầu quay quanh C thì: M ( F )=M ( P ) A D AB BC BC b ⇔F =P ⇒ F=P =mg =350 ( N ) y 2 AB a F+ ⃗ F ms + ⃗ P +⃗ N =0(1) + Khi hộp bắt đầu lật thì: ⃗ x O + Chiếu (1) lên trục Ox, Oy ta có: B H Ox: F – Fms = Fms = F C Oy: N – P = N = P Fms = N = P = mg F 350 = =0,7 F = mg μ= mg 50.10 IV BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu Mô men lực tác dụng lên vật đại lượng A véctơ B đặc trưng cho tác dụng làm quay lực C để xác định độ lớn lực tác dụng D ln có giá trị dương Câu Loại cân sau không tuân theo quy tắc mômen lực? A Cân Rôbecvan B Cân đồng hồ C Cân đòn D Cân tạ Câu Dụng cụ sau ứng dụng địn bẩy? A Cái kéo B Cái kìm C Cái cưa D Cái mở nút chai Câu Cơng thức tính momen lực 1 A M = F.d B M = F.d2 C M = F.d D M = F.d2 2 Câu Chọn câu phát biểu sai nói momen lực cánh tay địn lực A Mơmen lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực B Mơmen lực đo tích lực với cánh tay địn vật C Mơmen lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật D Cánh tay đòn khoảng cách từ trục quay tới giá lực Câu Trong hệ SI, đơn vị mômen lực A N/m B N (Niutơn) C Jun (J) D N.m Câu Mô men lực A đại lượng vô hướng B đại lượng véctơ C đại lượng véctơ vng góc với mặt phẳng lực với cánh tay đòn lực có độ lớn tích độ lớn lực với cánh tay địn D ln tích tích véctơ lực với cánh tay địn Câu Đối với vật quay quanh trục cố định A khơng chịu mơmen lực tác dụng vật phải đứng n B khơng cịn momen lực tác dụng vật quay dừng lại C vật quay nhờ có momen lực tác dụng lên D thấy tốc độ góc vật thay đổi chắn có momen lực tác dụng lên vật Câu Khi mở đóng cánh cửa (loại có lề) ta tác dụng lực vào cánh cửa để cánh cửa dễ quay nhất? A Tác dụng lực vào cạnh gần lề, theo hướng vng góc với mặt phẳng cánh cửa Trang VẬT LÝ 10 - KNTT B Tác dụng lực vào cạnh xa lề, theo hướng song song với mặt phẳng cánh cửa C Tác dụng lực vào cạnh xa lề, theo hướng vng góc với mặt phẳng cánh cửa D Tác dụng lực vào cạnh gần lề, theo hướng song song với mặt phẳng cánh cửa Câu 10 Quy tắc mômen lực A dùng cho vật rắn có trục cố định B dùng cho vật rắn khơng có trục cố định C không dùng cho vật D dùng cho vật rắn có trục cố định khơng cố định Câu 11 Ở trường hợp sau đây, lực có tác dụng làm cho vật rắn quay quanh trục? Lực có giá A nằm mặt phẳng vng góc với trục quay cắt trục quay B song song với trục quay C cắt trục quay D nằm mặt phẳng vng góc với trục quay không cắt trục quay Câu 12 Khi vật rắn quay quanh trục tổng mơmen lực tác dụng lên vật có giá trị A khơng B ln dương C âm D khác không Câu 13 Muốn cho vật có trục quay cố định nằm cân A tổng mơmen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều phải tổng mơmen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại B tổng mômen lực phải số C tổng mômen lực phải khác không D tổng mômen lực phải véctơ có giá qua trục quay Câu 14 Ở trường hợp sau đây, lực có tác dụng làm cho vật rắn quay quanh trục? A Lực có giá nằm mặt phẳng vng góc với trục quay cắt trục quay B Lực có giá song song với trục quay C Lực có giá cắt trục quay D Lực có giá nằm mặt phẳng vng góc với trục quay khơng cắt trục quay Câu 15 Cánh tay đòn lực F tâm quay O A khoảng cách từ O đến điểm đặt lực F B khoảng cách từ O đến vec tơ lực F C khoảng cách từ O đến giá lực F D khoảng cách từ điểm đặt lực F đến trục quay Câu 16 Một vật có trục quay cố định, chịu tác dụng lực F A vật chuyển động quay B vật đứng yên C vật vừa quay vừa tịnh tiến D vật chuyển động quay giá lực khơng qua trục quay Câu 17 Một lực có độ lớn 10N tác dụng lên vật rắn quay quanh trục cố định, biết khoảng cách từ giá lực đến trục quay 20cm Mômen lực tác dụng lên vật có giá trị A 200N.m B 200N/m C 2N.m D 2N/m Câu 18 Tác dụng làm quay vật một lực không phụ thuộc vào A cánh tay đòn lực B độ lớn lực C vị trí trục quay D điểm đặt lực Câu 19 Cái cân địn có dạng hình vẽ Khi khơng treo vật đặt cân vị trí O cân nằm thăng Khi móc vào K vật có trọng lượng P cân B cân nằm thăng Khi móc vào K vật có trọng lượng nP cân B’ cân nằm thăng Khi OB’ 1 A OB B OB n n C nOB D n2OB Câu 20 Để xiết chặt êcu, người ta tác dụng lên đầu cán cờlê lực có độ lớn F = 20 N làm với cán cờ lê góc α = 700 OA = 15 cm hình vẽ Độ lớn momen lực F trục êcu A 2,8 Nm B 1,5 Nm C 2,6 Nm D 2,9 Nm Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Câu 21 Một người dùng búa để nhổ định hình vẽ Khi người tác dụng lực 110 N vào đầu búa định bắt đầu chuyển động Độ lớn lực cản gỗ tác dụng vào định A 2000 N B 1500 N C 1000 N D 1100 N Câu 22 Quan sát hình vẽ bên Muốn cho cầu bập bênh thăng giá trị x A 0,75 m B m C 2,14 m D 1,15 m Câu 23 Cho hệ hình vẽ Chiều dài địn bẩy AB = 60 cm Đầu A đòn bẩy treo vật có trọng lượng 30 N Khoảng cách từ đầu A đến trục quay O 20 cm Vậy đầu B địn bẩy phải treo vật khác có trọng lượng A B O để đòn bẩy cân bằng? A 15 N B 20 N C 25 N D 30 N Câu 24 Một thước AB chuyển động quanh trục nằm ngang O, OB hình vẽ Biết OA = Gọi P1 trọng lượng treo A P2 trọng A B O lượng treo B Muốn cho thước cân A P1 = P2 B P1 = 3P2 P2 P1 P2 C P1 = 2P2 D P1 = AB Câu 25 Một thước AB chuyển động quanh trục nằm ngang O, hình vẽ Biết OA = Gọi P1 trọng lượng treo A P2 trọng lượng treo B Muốn cho thước A B cân O P P2 A P1 = B P1 = 3P2 P1 P C P1 = 2P2 D P1 = 2 Câu 26 Một kim loại đồng chất, tiết diện đặt mặt bàn cho 1/4 chiều dài nhơ khỏi mặt bàn Tác dụng lên đầu B lực F = 40N thẳng đứng xuống đầu A bắt đầu bênh lên Trọng lượng sắt A 80 N B 50 N C 30 N D 40 N Câu 27 Hai cánh tay đòn cân ℓ1 = 159,2 mm ℓ2 = 160,4 mm (hình vẽ) Biết đĩa bên trái đặt vật nặng có khối lượng m1 = 320g Để cân tổng khối lượng đĩa cân bên phải A 322,4 g B 320,2 g C 317,6 g D 315,8 g Câu 28 Một vận động viên nhảy cầu có khối lượng m = 55 kg đứng mép ván cầu hình vẽ Lấy g= 10 m/s2 Độ lớn momen trọng lực người cọc đỡ B A 1800 Nm B 1500 Nm C 1650 Nm D 500 Nm Câu 29 Một thước mảnh có khối lượng 0,03 kg quay quanh trục nằm ngang qua đầu O thước, G trọng tâm thước OG = 20 cm Gọi xx' đường thẳng đứng qua O, góc α = 65° góc thước trục xx' hình vẽ Lấy g = 9,8 m/s2 Độ lớn momen trọng lực thước trục nằm ngang qua O gần giá trị sau đây? A 0,05 Nm B C 0,06 Nm D 0,04 Nm Câu 30 Một người nâng gỗ đồng chất, tiết diện đều, có trọng lượng 200 N Người tác dụng lực có độ lớn F có hướng vng góc với gỗ vào đầu gỗ để giữ cho hợp với mặt đất góc a = 300 Giá trị F gần giá trị sau đây? A 51 N B 86 N C 105 N D 79 N Trang VẬT LÝ 10 - KNTT Câu 31 Một khối gỗ hình hộp chữ nhật quay quanh cạnh A hình vẽ Biết khối gỗ có trọng lượng P=100N, a = 60cm, b = 80cm Để điểm D bị nhấc lên C a B khỏi sàn giá trị nhỏ lực F F A 30,5 N B 37,5 N b C 50,5 N D 42,5 N Câu 32 Một chắn đường dài 8,2m, trọng lượng P = 2400N có trọng tâm A D cách đầu A trái 1,4m Thanh quay quanh trục nằm ngang cách đầu A 1,8m Để giữ nằm ngang, người ta phải tác dụng vào đầu B lực A 400 N B 350 N C 150 N D 200 N Câu 33 Một sào treo theo phương nằm ngang hai sợi dây AA’ A' B' BB’ Tại điểm M người ta treo vật nặng có khối lượng 70 kg Biết: AB = 1,4 m; AM = 0,2m Xác định lực căng dây BB’ Lấy g = 10 m/s2 M B A A 120 N B 200 N C 150 N D 100 N Câu 34 Một sắt dài, đồng chất, tiết diện đều, đặt bàn cho 1/4 chiều dài nhơ khỏi bàn Tại đầu nhô ra, người ta đặt lực có độ lớn F hướng thẳng đứng xuống Khi lực đạt tới giá trị 40 N đầu sắt bắt đầu bênh lên Lấy g= 10 m/s2 Tính khối lượng A kg B kg C kg D kg Câu 35 Một bàn đạp có trọng lượng khơng đáng kể, có chiều dài OA = 20 cm, quay dễ dàng quanh trục O nằm ngang hình vẽ Một lị xo gắn vào điểm C OA Người ta tác dụng lên bàn đạp điểm A lực F vng góc với bàn đạp có độ lớn F/ 30 N Bàn đạp trạng thái cân lị xo có phương vng góc với OA bị ngăn đoạn cm so với không bị nén Lực lò xo tác dụng lên bàn đạp độ cứng lò xo A 40 N, 50 N/m B 60 N, 750 N/m C 40 N, N/m D 40 N, 500 N/m Câu 36 Một khối trụ lục giác có trọng lượng P = 30 N đặt mặt sàn Một lực tác dụng ⃗ F theo phương ngang đặt vào đỉnh C hình vẽ Trụ quay quanh#A Xác định giá trị tối đa lực F để khối trụ cân A F = 10 N B F = 10√ N C C F = 20√ N D F = 30 N Câu 37 Một dài AO, đồng chất, có khối lượng 1,0 kg Một đầu O B A liên kết với tường lề, đầu A treo vào tường sợi dây AB Thanh giữ nằm ngang dây làm với góc α = 400 hình vẽ Lấy g = 10 m/s2 Tính lực căng dây A 9,7 N B 15 N C 10 N D 7,8 N Câu 38 Để đẩy lăn nặng, bán kính R lên bậc thềm, người ta đặt vào lực F theo phương ngang hướng đến trục hình vẽ Lực có độ lớn trọng lượng lăn Độ cao cực đại bậc thềm gần giá trị sau đây? A 0,16R B 0,18R C 0,32R D 0,29R Câu 39 Một vật hình trụ kim loại có khối lượng 100 kg, bán kính tiết diện thắng 10 cm Buộc vào hình trụ sợi dây ngang có phương qua trục hình trụ để kéo hình trụ lên bậc thang cao h=5 cm Lấy g= 10 m/s2 Độ lớn tối thiểu lực F gần giá trị sau đây? A 1516 N B 1732 N C 1832 N D 1329 N Câu 40 Một đồng chất AB, có trọng lượng P1 = 10 N, đầu A gắn với tường lề, đầu B giữ yên nhờ sợi dây nằm ngang buộc vào tường C Một vật có trọng lượng P2 = 15 N, treo vào đầu B hình vẽ Cho biết AC = m, BC = 0,6 m Tổng độ lớn lực căng hai đoạn dây A 12 N B 27 N C 25 N D 29 N ĐÁP ÁN BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Trang VẬT LÝ 10 - KNTT 10 11 12 13 B B C A C D A D C D D A A 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 D C A B C D C C C B B D D Tài liệu chia sẻ Website VnTeach.Com https://www.vnteach.com Một sản phẩm cộng đồng facebook Thư Viện VnTeach.Com https://www.facebook.com/groups/vnteach/ https://www.facebook.com/groups/thuvienvnteach/ Trang 14 D 34 D 15 C 35 B 16 D 36 B 17 C 37 D 18 D 38 D 19 C 39 B 20 A 40 B