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

Câu 2 : Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1 : Nêu quy tắc tìm hợp lực của hai lực có giá đồng qui 
 Câu 1 : Nêu quy tắc tìm hợp lực của hai lực đồng qui 
Đáp án : Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng qui tác dụng lên một vật rắn: 
Ta phải trượt hai véc tơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng qui 
Rồi áp dụng qui tắc hình bình hành để tìm hợp lực. 
 Câu 2 : Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. 
 Đáp án : Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì : 
 + Ba lực đó phải đồng phẵng và đồng qui. 
 + F 12 = - F 3 
“HÃY CHO TÔI MỘT ĐIỂM TỰA, TÔI SẼ NHẤC BỔNG TRÁI ĐẤT” 
Acsimet , một nhà cơ học thiên tài thời cổ , người đã khám phá ra các định luật về đòn bẩy 
B ài 18: 
C ÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
 I – CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ 
ĐỊNH. MOMEN LỰC 
II - ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH (QUY TẮC MOMEN LỰC) 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
 Nếu chỉ có lực F 1 tác dụng lên vật , vật sẽ quay ng ược chiều kim đồng hồ 
F 1 
Nhận xét : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
 Nếu chỉ có lực F 2 tác dụng lên vật , vật sẽ quay c ùng chiều kim đồng hồ 
Nhận xét : 
F 2 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
F 2 
 Thay đổi giá F 2 
Vật vẫn quay cùng chiều kim đồng hồ 
Nhận xét : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
F 1 
F 2 
d 1 
d 2 
Vậy nếu đồng thời tác dụng lên đĩa 2 lực F 1 và F 2 thì đĩa có cân bằng không ? 
Đĩa sẽ đứng yên khi tác dụng làm quay của F 1 bằng với tác dụng làm quay của F 2 
Nhận xét : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
F 1 
F 2 
d 1 
d 2 
Đĩa sẽ đứng yên khi tác dụng làm quay của F 1 bằng với tác dụng làm quay của F 2 
F 1 = 1N 
 d 1 = 2cm = 0,02m 
 F 1 d 1 = 1. 0,02 = 0,02Nm 
F 2 = 0,5N 
d 2 = 4cm = 0,04m 
 F 2 d 2 = 0,5. 0,04 = 0,02Nm 
 F 1 d 1 = F 2 d 2 
Khi đó : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
Đĩa vẫn đứng yên khi tác dụng làm quay của F 1 bằng với tác dụng làm quay của F 2 
F 1 = 1N 
 d 1 = 2cm = 0,02m 
 F 1 d 1 = 1. 0,02 = 0,02Nm 
F 2 = 0,5N 
d 2 = 4cm = 0,04m 
 F 2 d 2 = 0,5. 0,04 = 0,02Nm 
 F 1 d 1 = F 2 d 2 
F 1 
F 2 
Khi thay đổi giá của F 2 
Khi đó : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
Đĩa vẫn đứng yên khi tác dụng làm quay của F 1 bằng với tác dụng làm quay của F 2 
F 1 = 1N 
 d 1 = 2cm = 0,02m 
 F 1 d 1 = 1. 0,02 = 0,02Nm 
F 2 = 0,4N 
d 2 = 5cm = 0,05m 
 F 2 d 2 = 0,4. 0,05 = 0,02Nm 
 F 1 d 1 = F 2 d 2 
Khi thay đổi độ lớn của F 2 và d 2 
Khi đó : 
F 1 
F 2 
d 1 
d 2 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
Nhận xét : 
Tích số Fd là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực F và được gọi là momen lực , kí hiệu là M 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
2. Momen lực : 
a. Định nghĩa : 
Momen 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: Cánh tay đòn c ủa lực( khoảng cách th ẳng góc từ trục quay đến giá của lực ) . ( m ét ) 
F: Đ ộ lớn của lực ( Niu t ơn ) 
M: Momen lực ( Niu t ơn nhân mét ) 
 N . m 
(Nm) 
b. Bi ểu thức : 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
2. Momen lực : 
3. Chú ý: 
Momen lực phụ thuộc vào giá của lực so v ới trục quay 
Lực có giá cắt trục quay: 
 d = 0 
 
 M = 
0 
 C ó laøm quay vaät kh ông ? 
 khoâng laøm quay vaät 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
2. Momen lực : 
3. Chú ý: 
Lực có giá cắt trục quay: 
Lực có giá song song trục quay: 
 Có l àm quay vật kh ông ? 
 không làm quay vật 
 khoâng laøm quay vaät 
Momen lực phụ thuộc vào giá của lực so với trục quay 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 
 MOMEN LỰC 
1. Thí nghiệm 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
2. Momen lực : 
3. Chú ý: 
Lực có giá cắt trục quay: 
Lực có giá song song trục quay: 
 không làm quay vật 
 khoâng laøm quay vaät 
Momen lực phụ thuộc vào giá của lực so v ới trục quay 
tác dụng làm quay là lớn nhất 
Lực có giá vuông góc với trục quay: 
 Có l àm quay vật kh ông ? 
Đĩa chỉ câng bằng khi F 1 d 1 = F 2 d 2  M 1 = M 2 
Nghĩa là momen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng momen làm vật quay theo chiều ngược lại 
F 1 
F 2 
O 
F 1 
F 2 
F 1 
O 
F 3 
F 2 
d 1 
d 2 
d 3 
Thanh cân bằng khi : 
F 1 d 1 = 
M 1 = M 2 + M 3 
Vật rắn chịu nhiều lực tác dụng 
+ F 3 d 3 
 F 2 d 2 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
II. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC 
 QUAY CỐ ĐỊNH (HAY QUY TẮC MOMEN) 
1. Quy tắc momen : 
 Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng , 
thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ 
Biểu thức : 
Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng : 
F 1 d 1 +F 2 d 2 + = F 1 ’ d 1 ’ + F 2 ’ d 2 ’ +  
F 1 d 1 = F 2 d 2 
hay 
M 1 = M 2 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
II. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC 
 QUAY CỐ ĐỊNH (HAY QUY TẮC MOMEN) 
1. Quy tắc momen : 
2. Ch ú ý : 
Quy tắc momen lực còn được áp dụng khi vật có trục quay tạm thời 
C âu hỏi C1 (H.18.2 SGK ) 
d 2 
d 1 
0 
F 1 
F 2 
C âu hỏi C1 (H.18.2 SGK ) 
F 1 d 1 = F 2 d 2 
hay 
M 1 = M 2 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
II. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC 
 QUAY CỐ ĐỊNH (HAY QUY TẮC MOMEN) 
1. Quy tắc momen : 
2. Ch ú ý : 
Quy tắc momen lực còn được áp dụng khi vật c ó trục quay tạm thời 
C âu hỏi C1 (H.18.2 SGK ) 
F 1 d 1 = F 2 d 2 hay M 1 = M 2 
Cánh tay đòn d 2 > d 1 mấy lần thì F 2 < F 1 bấy nhiều lần 
“HÃY CHO TÔI MỘT ĐIỂM TỰA, TÔI SẼ NHẤC BỔNG TRÁI ĐẤT” 
F 1 d 1 =F 2 d 2 
F 1 
F 2 
d 1 
O 
d 2 
F 2 = P = 60 000 000 000 000 000 000 000 000 N = 6.10 25 N 
 d 1 = 10 23 d 2 
s 2 = 1cm thì đầu mút kia sẽ vạch trong không gian một cung “ vĩ đại ”, dài : s 1 = 1 000 000 000 000 000 000 = 10 18 km 
 t = 3,3 .10 9 s = 916 666 h = 38 195 ngày = 104,6 năm 
F 1 = F = 60 kg = 600N 
suy ra F 2 = 10 23 F 1 
CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
I. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
II. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH (HAY QUY TẮC MOMEN) 
Momen 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 
a. Định nghĩa : 
b. Bi ểu thức : 
M = F d 
1. Momen lực : 
2. Chú ý: 
Momen lực phụ thuộc vào giá của lực so với trục quay 
1. Quy tắc momen : 
 Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng , 
thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ 
2. Ch ú ý : 
Quy tắc momen lực còn được áp 
 dụng khi vật c ó trục quay tạm thời 
 Một người dung búa để nhổ một chiếc đinh . Khi người ấy tác dụng một lực F 1 = 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động . Hãy tìm lực cản của gỗ tác dụng lên đinh . Biết d 1 = 10d 2 . 
o 
F 2 
d 1 
Giải : 
Khi đinh bắt đầu chuyển động thì 
Momen của búa xem như bằng momen cản của đinh 
 M F1/o = M F2/o 
 F 1 d 1 = F 2 d 2 F 2 = 
d 2 
F 1 
F 1 d 1 
d 2 
= 1000N 
Vận dụng