Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

1. Phương pháp giải

Điều kiện cân bằng của một vật rắn là:

- Tổng các lực tác dụng lên vật bằng 0.

- Tổng các moment lực tác dụng lên vật đối với một điểm bất kì chọn làm trục quay bằng 0 (nếu chọn một chiều quay làm chiều dương).

Áp dụng quy tắc momen lực: Mcùng chiều kim đồng hồ = Mngược chiều kim đồng hồ

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một cái thước AB = 1,2 m đặt trên mặt bàn nhẵn nằm ngang, có trục quay O cách đầu A một khoảng 80 cm. Một lực F1 = 5 N tác dụng lên đầu A theo phương vuông góc với thước và lực thứ hai tác dụng lên đầu B của thước theo phương vuông góc với thước (không vẽ trên hình). Các lực đều nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Nếu thước không chuyển động thì lực tác dụng vào đầu B của thước có hướng và độ lớn như thế nào?

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

A. lực tác dụng lên đầu B có phương vuông góc với F1.

B. lực tác dụng lên đầu B cùng phương, ngược chiều với F1.

C. lực tác dụng lên đầu B khác phương, cùng chiều với F1.

D. lực tác dụng lên đầu B cùng phương, cùng chiều với F1.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là D

Để thức không chuyển động tức là thước đang ở trạng thái cân bằng.

MF1=MFF1.OA=F.OBF=F1.OAOB=5.0,81,20,8=10 N

Lực F1 có tác dụng làm thanh quay theo chiều kim đồng hồ, để thanh cân bằng thì lực F tác dụng lên đầu B phải có tác dụng làm thanh quay ngược chiều kim đồng hồ. Vậy lực tác dụng lên đầu B cùng phương, cùng chiều với F1.

Ví dụ 2: Một người dùng tay tác dụng lực F nâng vật là một thanh rắn đồng chất dài 1m như hình dưới đây. Biết góc giữa thanh và sàn nhà là 300 và thanh rắn có trọng lượng 20 N. Độ lớn của lực F là

Quảng cáo

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. 10 N.

B. 20 N.

C. 103 N.

C. 203 N.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là A.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

Ta xác định cánh tay đòn của các lực như hình vẽ trên. Trọng lực P tác dụng lên trọng tâm của thanh.

Áp dụng điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay tại A, ta có: MP = MF

Suy ra: P.d2 = F.d1 => 20.AB2.cosα=F.AB.cosαF=10N.

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một thanh đồng chất có chiều dài L, trọng lượng 200 N, treo một vật có trọng lượng 450 N vào thanh như Hình 21.2. Các lực F1,F2 của thanh tác dụng lên hai điểm tựa có độ lớn lần lượt là

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. 212 N; 438 N.

B. 325 N; 325 N.

C. 438 N; 212 N.

D. 487,5 N; 162,5 N.

Đáp án đúng là: A

Các lực thành phần theo phương Oy cân bằng nhau hình dưới.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

F1 + F2 - 200 - 450 = 0 (1)

Áp dụng quy tắc moment lực đối với trục quay tại A:

L2.200.sin90+3L4.450.sin90=LF2.sin90 (2)

Từ (1) và (2) suy ra F1=212N; F2=438N.

Bài 2: Một đường ống đồng chất có trọng lượng 100 N, chiều dài L, tựa trên điểm tựa như hình vẽ. Khoảng cách x và phản lực FR của điểm tựa tác dụng lên đường ống là

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. x= 0,69L; FR = 800 N.

B. x= 0,69L; FR = 400 N.

C. x = 0,6L: FR= 552 N.

D. x = 0,6L; FR = 248 N.

Đáp án đúng là: A

Áp dụng quy tắc momen lực đối với trục quay tại A hình dưới:

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

x.200.sin90+xL2.100.sin90Lx.500.sin90=0

800x=550Lx=0,69L

Các lực thành phần theo phương Oy cân bằng nhau:

FR200100500=0FR=800N

Bài 3: Một thanh có độ dài L, trọng lượng 10 N, được treo nằm ngang vào tường như hình vẽ. Một trọng vật 20 N treo ở đầu thanh. Dây treo làm với thanh một góc α=30o. Xác định lực căng của dây treo.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. 50 N.

B. 60 N.

C. 70 N.

D. 80 N.

Đáp án đúng là A

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Áp dụng điều kiện cân bằng đối với trục quay tại O, ta có:

0.N+OH.T=L2.P+LP1Lsinα.T=L2.P+LP1T=P2+P1sinα=5+20sin30o=50N

Bài 4: Một người nâng một tấm gỗ đồng chất, tiết diện đều, có trọng lượng P = 200 N. Người ấy tác dụng một lực F thẳng đứng lên phía trên vào đầu trên của tấm gỗ để giữ cho nó hợp với mặt đất một góc α = 30°. Độ lớn lực F để thanh cân bằng là:

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A.100N.

B.86,6N.

C. 50N.

D. 400 N.

Đáp án đúng là: A

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Xét trục quay ở O, lực làm thanh quay theo chiều kim đồng hồ là trọng lực P, lực làm thanh quay ngược chiều kim đồng hồ là lực F.

Do tấm gỗ đồng chất, tiết diện đều nên điểm đặt của trọng lực sẽ là trung điểm của thanh, hay OA = AB.

Áp dụng quy tắc moment lực, ta có: MP = MF

Suy ra: P.OC=F.ODP.l2.cos30=F.l.cos30P2=F=2002=100 N

Bài 5: Một người dùng chiếc búa dài 25 cm để nhổ một cây đinh đóng thẳng đứng ở một tấm gỗ. Biết lực tác dụng vào cây búa 180 N song song với mặt đất là có thể nhổ được cây đinh. Hãy tìm lực cản của gỗ tác dụng lên cây đinh, biết trục quay tạm thời của búa cách đinh một khoảng 9 cm.

A. 500 N.

B. 400 N.

C. 200 N.

D. 100 N.

Đáp án đúng là: A.

Áp dụng quy tắc moment ta có: F1.d1=F2.d2180.0,25=F2.0,09F2=500N

Bài 6: Một người dùng búa để nhổ đinh như hình vẽ.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Biết lực cản của gỗ lên đinh là 1 000 N. Xác định độ lớn tối thiểu của lực mà người đó cần tác dụng để nhổ được đinh.

A. 50 N.

B. 100 N.

C. 150 N.

D. 200 N.

Đáp án đúng là B

Các lực tác dụng lên búa gồm F do tay tác dụng lên cán búa và F2 là lực cản của gỗ lên búa (qua đinh).

Khi nhổ đinh, búa quay quanh điểm tựa O như hình vẽ.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Lực F có tác dụng làm búa quay quanh O theo chiều kim đồng hồ, F2 có tác dụng làm búa quay quanh O ngược chiều kim đồng hồ. Lực cần tác dụng để nhổ được đinh tối thiểu gây ra mômen lực bằng mômen lực cản của gỗ:

F.0,2=1000.0,02F=100N

Bài 7:Một thanh chắn đường AB dài 7,5 m; có khối lượng 25 kg, có trọng tâm G cách đầu A là 1,2 m. Thanh có thể quay quanh một trục O nằm ngang cách đầu A là 1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s2.

A. 125 N.

B. 12,5 N.

C. 26,5 N.

D. 250 N.

Đáp án đúng là: B

Xét trục quay tại O. Trọng lực P có xu hướng làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Vậy để giữ thanh cân bằng, cần tác dụng lên đầu B một lực F có xu hướng làm vật quay xuôi chiều kim đồng hồ hay PF cùng chiều.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Để thanh cân bằng, áp dụng quy tắc mômen lực, ta có: MP = MF

P.OG = F.OB

P.(OA – AG) = F.(AB – OA)

m.g.(OA – AG) = F.(AB – OA)

25.10.(1,5 – 1,2) = F.(7,5 - 1,5)

F = 12,5 N.

Bài 8:Một thanh gỗ dài 1,8 m nặng 30 kg, một đầu được gắn vào trần nhà nhờ một bản lề, đầu còn lại được buộc vào một sợi dây và gắn vào trần nhà sao cho phương của sợi dây thẳng đứng và giữ cho tấm gỗ nằm nghiêng hợp với trần nhà nằm ngang một góc 45°. Biết trọng tâm G của thanh gỗ cách đầu gắn sợi dây 60 cm. Tính lực căng của sợi dây. Lấy g = 10 m/s2.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. 300 N.

B. 200 N.

C. 240 N.

D. 100 N.

Đáp án đúng là: B

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Xét trục quay tại O. Trọng lực P có xu hướng làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Lực căng T có xu hướng làm vật quay xuôi chiều kim đồng hồ.

Để thanh cân bằng, áp dụng quy tắc mômen lực, ta có: MP = MT

P.d = T.d'

P.OG.cos45 = T.OA.cos45

m.g.(OA - AG) = T.OA

30.10.(1,8 – 0,6) = T.1,8

T = 200 N.

Bài 9: Thanh AB đồng chất, tiết diện đều, trọng lượng 6N, có đầu A tì vào sàn nhà nằm ngang, đầu B được giữ bởi một lò xo BC, độ cứng k = 250 N/m, theo phương thẳng đứng như hình vẽ. Độ dãn của lò xo khi thanh cân bằng là

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

A. 4,8 cm.

B. 1,2 cm.

C. 3,6 cm.

D. 2,4 cm.

Đáp án đúng: B

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Sử dụng quy tắc momen lực, thanh cân bằng khi:

MP=MFdhP.d1=Fdh.d2P.AB2cosα=Fdh.AB.cosα

Fdh=k.Δl=P2Δl=P2k=62.250=0,012m=1,2cm

Bài 10: Một thanh sắt AB dài, đồng chất, tiết diện đều, được đặt trên bàn sao cho 14 chiều dài của nó nhô ra khỏi bàn. Tại đầu nhô ra B, người ta đặt một lực có độ lớn F hướng thẳng đứng xuống dưới. Khi lực đạt tới giá trị 40 N thì đầu kia của thanh bắt đầu bênh lên. Tính khối lượng của thanh. Lấy g=10m/s2

A. 2 kg.

B. 6 kg.

C. 5 kg.

D. 4 kg.

Đáp án đúng là: D.

Gọi O là điểm bắt đầu nhô ra của thanh sắt, O chính là trục quay của thanh, G là trọng tâm của thanh.

Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng lớp 10 (cách giải + bài tập)

Khi đầu A của thanh bắt đầu bênh lên, ta có

MF=MPF.OB=P.OGF.OB=m.g.OGm=Fg.OBOG=4010.AB4AB4=4kg

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

Để học tốt lớp 10 các môn học sách mới:

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Giải bài tập lớp 10 sách mới các môn học