Chương III. CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
Bài 21. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH A. VÍ DỤ
Ví dụ. Hai vật khối lượng m1 = 1 kg, m2 = 2 kg nối với nhau bằng sợi dây không dãn. Dây được vắt qua một ròng rọc như hình vẽ. Khối lượng của dây và ròng rọc là không đáng kể. Tính gia tốc của mỗi vật và lực căng của dây. Lấy g = 10 m/s2. (ĐS: 1,33 m/s2; 11,33 N)
B. BÀI TẬP THEO CHUẨN KIẾN THỨC, KỸ NĂNG
21.1. Một cái hòm có khối lượng m = 20 kg bắt đầu trượt trên sàn nhà dưới tác dụng của một lực F = 100 N lập với phương nằm ngang góc 300. Hệ số ma sát giữa vật và sàn t 0, 2. Lấy g = 10 m/s2. Hãy tính:
a) Gia tốc chuyển động của vật. (ĐS: 2,83 m/s2) b) Tốc độ của vật ở cuối giây thứ tư. (ĐS: 11,32 m/s)
21.2. Một vật có khối lượng m = 1 kg chuyển động tịnh tiến dưới tác dụng của một lực F = 15 N hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng lên phía trên.
Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng 300 so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,2. Lấy g = 9,8 m/s2. Tính gia tốc chuyển động của vật. (ĐS: 11,8 m/s2)
21.3. Hai vật khối lượng m1 = 1 kg; m2 = 2 kg nối với nhau bằng một sợi dây không dãn. Dây được vắt qua một ròng rọc như hình vẽ. Khối lượng của dây và ròng rọc không đáng kể. Biết hệ số ma sát giữa vật m2 và bề mặt trượt là 0,2.
Tính gia tốc của mỗi vật và lực căng của dây. Lấy g = 10m/s2. (ĐS: 2 m/s2; 8 N)
21.4. Hai ròng rọc có trục quay ở O và có bán kính R1 = 3R2 được gắn với nhau. Người ta treo vào hai sợi dây quấn quanh mỗi ròng rọc hai vật khối lượng m1, m2 như hình vẽ. Ma sát ở trục quay là không đáng kể. Hỏi trong các trường hợp sau khi các vật được thả tự do thì trạng thái của
ròng rọc sẽ như thế nào?
a) Cho m1 = 3 kg, m2 = 9 kg.
(ĐS: M1 = M2, ròng rọc không quay) b) Cho m1 = 9 kg, m2 = 3 kg.
(ĐS: M1 > M2, ròng rọc sẽ quay nhanh dần ngược chiều kim đồng hồ) c) Cho m1 = 2 kg, m2 = 7 kg.
(ĐS: M1 < M2, ròng rọc sẽ quay nhanh dần theo chiều kim đồng hồ)
21.5. Câu nào dưới đây là sai khi nói về đặc điểm của vật rắn chuyển động tịnh tiến?
A. Mọi điểm trên vật có cùng vận tốc.
B. Mọi điểm trên vật có cùng gia tốc.
C. Mọi điểm trên vật có quỹ đạo giống nhau.
D. Đoạn thẳng nối hai điểm A, B trên vật luôn song song với đoạn thẳng nối hai điểm bất kì khác.
21.6. Cách nào sau đây không làm thay đổi mức quán tính của một vật quay quanh một trục?
A. Thay đổi khối lượng của vật. B. Thay đổi vị trí trục quay.
C. Thay đổi hình dạng của vật. D. Thay đổi tốc độ góc của vật.
21.7. Một vật rắn đang quay nhanh dần quanh một trục cố định. Nếu đột nhiên tổng momen tác dụng vào vật rắn triệt tiêu thì vật rắn sẽ
A. tiếp tục quay nhanh dần theo quán tính.
B. dừng lại.
C. quay đều.
D. quay chậm dần rồi dừng lại.
21.8. Đối với vật rắn quay quanh một trục cố định, câu nào sau đây là đúng?
A. Tác dụng vào vật momen lực có độ lớn không đổi thì tốc độ góc của vật cũng không đổi.
B. Mức quán tính của vật chỉ phụ thuộc vào khối lượng của vật mà không phụ thuộc vào sự phân bố của khối lượng.
C. Tổng đại số các momen lực tác dụng vào vật khác không thì tốc độ góc của vật thay đổi.
D. Mức quán tính của vật càng lớn thì tốc độ góc thay đổi càng nhanh.
C. BÀI TẬP PHÁT TRIỂN
21.9. Thanh AB rất nhẹ có thể quay không ma sát quanh trục quay tại O. Biết OB = 2OA. Đầu A chịu tác dụng của lực F1
A O B
luôn có hướng vuông góc với thanh. Đầu B chịu tác dụng của lực F2
có hướng không đổi. Biết ban đầu thanh đang được giữ đứng yên và lực F2
có hướng lập với thanh góc 1600, F1 = F2 = F như hình vẽ.
a) Khi không giữ nữa thì dưới tác dụng của các lực F1 , F2
, trạng thái của thanh sẽ như thế nào?
(ĐS: M1 > M2, thanh sẽ quay nhanh dần ngược chiều kim đồng hồ) b) Xác định vị trí cân bằng của thanh, đó là trạng thái cân bằng gì?
(ĐS: Từ vị trí ban đầu thanh quay đi một góc 100 thì đạt tới vị trí cân bằng, tổng momen lực luôn có xu hướng kéo thanh trở lại vị trí cân bằng.