Bài giảng môn Vật lí Lớp 10 - Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định momen lực (Bản đẹp)

CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. QUY TẮC MOMENT LỰC 
1. Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
1. Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
 
 Điều gì sẽ xảy ra khi vật chịu tác dụng của một lực ? 
 Nếu vật không thể chuyển động tịnh tiến mà chỉ có thể quay quanh một trục thì điều gì sẽ xảy ra khi các vật đó chịu tác dụng của một lực ? 
1. Tác dụng của lực đối với vật có trục quay cố định 
Vật có trục quay cố định chịu tác dụng của một lực sẽ quay khi nào ? 
Lực có giá // hoặc cắt trục quay 
Lực có giá không // & không cắt trục quay 
làm quay vật 
1 . Tác dụng của lực đối với vật có trục quay cố định 
không làm quay vật 
 
 
1. Tác dụng của lực đối với vật có trục quay cố định 
a. Thí nghiệm 
Vật đứng yên 
Vật quay 
b. Kết luận : Khi một vật có trục quay cố định chịu tác dụng của một lực thì : 
 Lực chỉ gây ra tác dụng quay khi giá của lực không đi qua trục quay. 
 Vật sẽ đứng yên ( cân bằng ) nếu lực tác dụng có giá đi qua trục quay. 
1. Tác dụng của lực đối với vật có trục quay cố định 
Làm thế nào để vật quay dễ dàng ? 
 Đại lượng Vật Lý đặc trưng cho tác dụng làm cho vật quay ký hiệu M phụ thuộc vào vecto F như thế nào ? 
M phụ thuộc 
 
Điểm đặt 
Hướng 
Độ lớn 
*M phụ thuộc vào điểm đặt 
Gọi r là khoảng cách từ điểm đặt lực đến trục quay 
M~r 
 
*M phụ thuộc vào độ lớn 
M~F 
 
*M phụ thuộc vào hướng của 
Giữ nguyên điểm đặt và độ lớn của lực , chỉ thay đổi hướng của lực 
*M phụ thuộc vào hướng của 
 Vị trí 1: Lực có làm cho vật quay không ? M 1 = ? 
 Vật không quay, M 1 = 0,  = 0 0 
 Vị trí 2: Lực có làm cho vật quay không ? M 2 = ?,  = ? 
 Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 2  0, 0 0 <  <90 0 
*M phụ thuộc vào hướng của 
 Vị trí 3: Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 3Max ,  = 90 0 
 Vị trí 4: Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 4  0 , 90 0 < <180 0 
 Vị trí 5: Vật không quay, M 5 = 0,  =180 0 
*M phụ thuộc vào hướng của 
 Vị trí 6: Vật quay ngược chiều kim đồng hồ M 6  0, 180 0 <  < 270 0 
 Vị trí 7: Vật quay ngược chiều kim đồng hồ M 7Max ,  = 270 0 
 Vị trí 8: Vật quay ngược chiều kim đồng hồ M 8  0, 27 0 0 <  <360 0 
*M phụ thuộc vào hướng của 
Vị trí 1: Vật không quay, M 1 = 0,  =0 0 
Vị trí 2: Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 2  0, 0 0 <  <90 0 
Vị trí 3: Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 3Max ,  = 90 0 
Vị trí 4: Vật quay theo chiều kim đồng hồ M 4  0, 90 0 < <180 0 
Vị trí 5: Vật không quay, M 5 = 0,  =180 0 
Vị trí7: Q uay ngược chiều kim đồng hồ M 7Max ,  =270 0 
Vị trí 8: Vật quay ngược chiều kim đồng hồ M 8  0, 27 0 0 <  <360 0 
Vị trí 6: Vật quay ngược chiều kim đồng hồ M 6  0 , 180 0 <  < 270 0 
*M phụ thuộc vào hướng của 
M phụ thuộc vào  theo hàm số nào ? 
O 
cos  
sin 
 
 M ~ sin  
 M phụ thuộc những đại lượng nào ? 
 M ~ r F sin  
 M ~ F d 
Gọi d là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực 
 Có phải với một lực nhất định , khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt của lực càng lớn thì vật quay càng dễ dàng ? 
*. Thí nghiệm 
KL: Đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực gọi là Moment lực (M) tỉ lệ với độ lớn lực (F) và khoảng cách từ trục quay đến lực (d).  M~F,d 
KL: Đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực gọi là Moment lực ( M ) tỉ lệ với độ lớn lực ( F ) và khoảng cách từ trục quay đến lực ( d ).  M~F,d 
 M~F,d theo tỉ lệ nào ? 
M~F.d 
 
M~F+d 
M~F- d 
M~F. d 
M~F/ d 
M~F, d 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. QUY TẮC MOMENT LỰC 
1. Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
1. Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
Tác dụng làm quay của hai lực phải bằng nhau và ngược chiều , bù trừ lẫn nhau . 
TH vật chịu tác dụng của hai lực làm cho vật quay theo hai chiều ngược nhau thì điều kiện để vật cân bằng không quay là gì ? 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
Điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực : 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
Từ KL: M~F.d 
Làm sao kiểm tra được điều đó ? 
F 1 d 1 = F 2 d 2 
Tiến hành thí nghiệm 
* Dùng kiến thức hợp lực của hai lực // 
O 
A 
B 
Treo 2 vật P 1 tại A, P 2 tại B sao cho hợp lực của chúng có giá qua O. Đo P 1 , P 2, d 1 , d 2 . 
F 1 d 1 = F 2 d 2 
Đúng dự đoán 
Tiến hành thí nghiệm 
B 3 
A 
B 
O 
m 2 
m 1 
B 2 
B 1 
 Chỉ treo m 1 
 Chỉ treo m 2 
 Treo m 1 & m 2 thì vật cân bằng khi nào ? 
 Khi vật cân bằng , nếu ta thay đổi vị trí treo m 2 tại B 1 , B 2 , B 3 thì vật có cân bằng không ? 
Quan sát thí nghiệm 
Kết quả thí nghiệm 
F 1 
d 1 
M 1 
F 2 
d 2 
M 2 
 Chỉ treo m 1 
 Chỉ treo m 2 
Quay cùng chiều kim ĐH 
Quay ngược chiều kim ĐH 
B 3 
B 
m 2 
m 1 
B 2 
B 1 
A 
 Treo m 1 & m 2 thì vật cân bằng khi : 
 Treo m 1 & m 2 thì vật cân bằng khi : tác dụng làm quay của F 1 cân bằng với F 2 
B 3 
B 
m 2 
m 1 
B 2 
B 1 
A 
Kết quả thí nghiệm 
 Khi vật cân bằng , nếu thay đổi vị trí treo m 2 tại B 1 , B 2 , B 3 thì vật vẫn cân bằng 
OB # OB 1 # OB 2 # OB 3 
Vậy có điểm gì chung ? 
Khoảng cách từ O đến giá của lực không thay đổi : OB. Ký hiệu : d 
ĐKCB: F 1 d 1 = F 2 d 2 
Ký hiệu : M = F d : Moment của lực 
Tiến hành thí nghiệm : 
* Trường hợp hai lực không song song 
* Trường hợp vật chịu tác dụng của ba lực 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. QUY TẮC MOMENT LỰC 
1. Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định 
2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định 
a. Thí nghiệm : 
B 3 
B 
m 2 
m 1 
B 2 
B 1 
b.Đn Moment lực : 
ĐKCB: F 1 d 1 = F 2 d 2 
Moment lực 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 
d: khoảng cách từ trục quay đến giá của lực ( cánh tay đòn ) 
(Nm) (N)(m) 
Ví dụ 
	 Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là tổng các Moment lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các Moment lực làm vật quay theo chiều ngược lại 
O 
A 
d 
F 
b.Quy tắc Moment lực : 
Viết biểu thức điều kiện cân bằng 
(b) 
(a) 
Vận dụng 
Viết biểu thức điều kiện cân bằng 
(c) 
 Nếu vật ở trạng thái đang quay chịu tác dụng của một lực thì vật sẽ chuyển động thế nào ? 
 Chuyển động quay của vật bị thay đổi . 
 Moment lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay ( hoặc làm biến đổi chuyển động quay) của lực 
Củng cố 
 Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là tổng Moment lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng Moment lực làm vật quay theo chiều ngược lại . Nếu ta xét về phương diện lực thì vật cân bằng khi nào ? 
 V ật cân bằng khi tổng hợp lực tác dụng lên vật có giá đi qua trục quay (Theo quy tắc hợp lực của hai lực //) 
 
Củng cố 
 Khi một vật có trục quay cố định chịu tác dụng của một lực có phương bất kì thì thành phần nào của lực gây ra tác dụng quay? Thành phần còn lại gây tác dụng gì ? 
 Kéo ống chỉ có hai lõi hình bánh xe . Hãy xác định phương của lực tác dụng sao cho : 
 	 a.Cuộn chỉ chuyển động về phía trước 
 	 b.Cuộn chỉ chuyển động về phía sau 
	 c.Cuộn chỉ dịch chuyển chứ không quay 
Củng cố 
 
 
(b) 
(a) 
(c)