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

“Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng Trái Đất ”. Tuy nhiên, đòn bẩy chỉ là trường hợp riêng của một vật rắn có trục quay và quy tắc đòn bẩy chỉ là trường hợp riêng của một quy tắc tổng quát hơn mà ta sẽ học dưới đây. 
Bài 18 :  CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC 
I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. 
II.Momen lực 
III. Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định  
IV. Ứng dụng: 
V. Bài tập củng cố 
Giá của lực cắt trục quay 
Giá của lực cắt trục quay 
Giá của lực song song với trục quay 
Giá của lực vuông góc trục quay 
LỰC NH Ư THẾ NÀO TÁC DỤNG LÊN VẬT MÀ LÀM VẬT QUAY ? 
Trường hợp d làm cho cánh cửa quay 
* LỰC CÓ GIÁ KHÔNG ĐI QUA TRỤC , VUÔNG GÓC VỚI TRỤC QUAY SẼ LÀM VẬT QUAY QUANH TRỤC . 
LỰC CÓ GIÁ : 
*CẮT TRỤC QUAY 
*SONG SONG VỚI TRỤC QUAY 
THÌ KHÔNG LÀM VẬT QUAY 
Kết luận: 
Quan sát hình tiếp theo. 
F 1 
d 1 
F 2 
d 2 
Tác dụng làm quay của một lực lên vật rắn có trục quay cố định từ trạng thái đứng yên phụ thuộc vào độ lớn và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực 
Các lực có phương vuông góc với cửa và có giá càng xa trục quay thì tác dụng làm quay cửa càng mạnh 
TH1 : Tác dụng vào đĩa - một lực mà giá của lực không đi qua trục quay của đĩa, chuyển động của đĩa như thế nào? 
* Giá của lực không đi qua trục quay 
Trả lời: 
Vecto F làm cho đĩa quay theo chiều kim đồng hồ. 
Vecto F 1 làm cho đĩa quay theo ngược kim đồng hồ. 
F 
F 1 
d 
d 1 
+ Thí nghiệm mô phỏng TN1: 
TH2 : Bây giờ tác dụng vào đĩa một lực mà giá của lực đi qua trục quay của đĩa, chuyển động của đĩa sẽ như thế nào? 
Trả lời: 
Tác dụng vào đĩa một lực mà giá của lực đi qua trục quay của đĩa thì đĩa sẽ đứng yên. 
F 
+ Thí nghiệm mô phỏng TN2: 
 TH3 : Bây giờ tác dụng vào đĩa hai lực mà giá của lực không đi qua trục quay của đĩa, chuyển động của đĩa như thế nào? 
Trả lời: 
Vậy đĩa cân bằng trong trường hợp này là do đâu ? 
Do tác dụng làm quay của F 1 cân bằng với tác dụng làm quay của F .. 
Kết luân 
d 
F 1 
F 
+ Thí nghiệm mô phỏng TN3: 
Vậy : Vật đứng yên vì tác dụng làm quay của lực F 1 bằng với tác dụng làm quay của lực F 
Từ đó, vấn đề đặt ra là ta hãy tìm một đại lượng có thể đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực, và đại lượng này phải có giá trị như nhau đối với hai lực F 1 và F trong các thí nghiệm trên. 
Qua các thí nghiệm này, có kết luận như thế nào? 
KL : Để vật đứng yên thì F 1 .d 1 = F.d 
II.Momen lực : 
Vậy: Có thể dùng tích F.d làm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và gọi là momen lực ( kí hiệu M ) 
F : ®é lín cña lùc ( N ) 
d : c¸nh tay ®ßn cña lùc (m) 
M : momen lùc ( N .m) 
M = F.d 
III. Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định  
19 
*Quy tắc mômen : điều kiện cân bằng của một vật rắn quay quanh trục cố định : tổng mômen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng mômen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược . 
*Hoặc: nếu quy ước mômen làm vật quay cùng kim đồng hồ có giá trị dương, ngược kim đồng hồ có giá trị âm: 
M 1 + M 2 + M 3 +. = 0 
IV. Ứng dụng:  
a)Cân đĩa: 
20 
P 2 
P 1 
1Kg 
Cân đĩa cân bằng 
=> Khối lượng của vật bằng khối lượng của quả cân 
 b)Trường hợp vật không có trục quay cố định  
21 
 F 1 d 1 = F 2 d 2  
Trục quay tạm thời 
22 
Những vấn đề cần lưu ý 
 Momen lực: M=Fd 
1 
 Quy tắc mômen : 
 M 1 + M 2 + M 3 +. = 0 
 C ánh tay đòn của lực khoảng cách từ trục quay đến giá của lực 
2 
3 
THE END