Xác định moment lực, ngẫu lực lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Xác định moment lực, ngẫu lực 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 Xác định moment lực, ngẫu lực.

Xác định moment lực, ngẫu lực lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Cánh tay đòn của lực là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, kí hiệu là d.

- Moment lực đối với trục quay 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

- Đơn vị của moment lực là niuton mét (N.m)

- Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng đặt vào một vật.

- Moment của ngẫu lực M được xác định: $M=F_1.d_1+F_2.d_2$$=F.(d_1+d_2)=F.d$

Trong đó F là độ lớn của mỗi lực, d là khoảng cách giữa hai giá của lực, gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực.

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một bu lông nối khung chính và khung sau của xe đạp leo núi cần moment lực 15 N.m để siết chặt. Nếu bạn có khả năng tác dụng lực 40 N lên cờ lê theo một hướng bất kì thì chiều dài tối thiểu của cờ lê để tạo ra moment lực cần thiết là bao nhiêu?

A. 0,38 m.

B. 0,33 m.

C. 0,21 m.

D. 0,6 m.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ta có: $M=F.d\Rightarrow d=0,375m$

Ví dụ 2: Ta cần tác dụng một moment ngẫu lực 12 N.m để làm quay bánh xe như hình vẽ dưới đây. Xác định độ lớn lực tác dụng vào bánh xe ở hình a và hình b. Từ đó, hãy cho biết trường hợp nào sẽ có lợi hơn về lực.

A. Trường hợp a.

B. Trường hợp b.

C. Cả hai trường hợp như nhau.

D. Không xác định được.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là A

Hình a: Độ lớn lực tác dụng: F₁ = F₂ = $\frac{M}{d}=\frac{12}{0,4}=$ 30N

Hình b: Độ lớn lực tác dụng: $F_1=F_2=\frac{M}{d}$$=\frac{12}{0,23}=52N$

Vậy, tác dụng ngẫu lực vào vị trí như ở hình a để có lợi hơn về lực.

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một lực có độ lớn 10 N tác dụng lên một vật rắn quay quanh một trục cố định, biết khoảng cách từ giá của lực đến trục quay là 20 cm. Mômen của lực tác dụng lên vật có giá trị là:

A. 200 N.m.

B. 200 N/m.

C. 2 N.m.

D. 2 N/m.

Đáp án đúng là: C

Mômen lực: M = F.d = 10.20.10^-2 = 2 N.m.

Bài 2: Chọn đáp án đúng.

A. Ngẫu lực là hệ hai lực song song, cùng chiều, bằng nhau về độ lớn tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

B. Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

C. Ngẫu lực là hệ hai lực song song, cùng chiều, tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

D. Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

Đáp án đúng là: B

Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

Bài 3: Hai lực của ngẫu lực có độ lớn F = 20 N, khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực là d = 30 cm. Mômen của ngẫu lực có độ lớn bằng:

A. M = 0,6 N.m.

B. M = 600 N.m.

C. M = 6 N.m.

D. M = 60 N.m.

Đáp án đúng là: C

Mômen ngẫu lực: M = F.d = 20.0,3 = 6 N.m.

Bài 4: Một lực 4 N tác dụng vào một vật rắn có trục quay cố định tại O, khoảng cách AO là 50 cm. Độ lớn của moment lực này là

A. 200 N.m.

B. 2 N.m.

C. 20 N.m.

D. 8 N.m.

Đáp án đúng là B.

Từ hình vẽ, ta thấy lực có độ lớn 4 N và cánh tay đòn d = 50 cm = 0,5m. Áp dụng công thức tính moment lực là M = F.d = 4.0,5 = 2 N.m

Bài 5: Moment lực đối với trục quay là

A. đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.

B. đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng thương của lực với cánh tay đòn của nó.

C. đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tổng của lực với cánh tay đòn của nó.

D. đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng hiệu của lực với cánh tay đòn của nó.

Đáp án đúng là A.

Moment lực đối với trục quay 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.

Bài 6: Một lực 2 N tác dụng vào thanh rắn như hình vẽ dưới đây. Độ lớn của moment lực là

A. 2 N.m.

B. 1 N.m.

C. 0,5$\sqrt{2}$ N.m.

D. 0,5$\sqrt{3}$ N.m.

Đáp án đúng là D.

Từ hình vẽ ta thấy lực có độ lớn F = 2 N;

Cánh tay đòn d = OA.cos30⁰ = 50.cos30⁰ = 25$\sqrt{3}$ cm = 0,25$\sqrt{3}$ m.

Độ lớn của moment lực là M = F.d = 2.0,25$\sqrt{3}$ = 0,5$\sqrt{3}$ (N.m)

Bài 7: Tác dụng cặp ngẫu lực có độ lớn F₁ = F₂ = F = 10 N vào vật có trục quay và khoảng cách từ giá của mỗi lực đến trục quay là 10 cm. Độ lớn của moment ngẫu lực là

A. 10 N.m.

B. 20 N.m.

C. 2 N.m.

D. 1 N.m.

Đáp án đúng là C.

Áp dụng công thức: M = F₁.d₁ + F₂.d₂ = F. (d₁ + d₂) = 10.(0,1+0,1) = 2 N.m

Bài 8: Người lái xe tác dụng hai lực lên vô lăng như hình vẽ. Đây là cặp lực

A. Cặp lực cân bằng.

C. Cặp lực trực đối.

B. Cặp ngẫu lực.

D. Một ngẫu lực.

Đáp án đúng là D.

Đây là một ngẫu lực. Vì ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng đặt vào một vật.

Bài 9: Tác dụng ngẫu lực có độ lớn 10 N vào núm xoay của vòi nước như hình. Biết cánh tay đòn của ngẫu lực là 2 cm. Độ lớn của moment ngẫu lực là

A. 0,1 N.m.

B. 0,2 N.m.

C. 2 N.m.

D. 1 N.m.

Đáp án đúng là B.

Ta có M = F.d = 10.0,02 = 0,2 N.m

Bài 10: Moment lực của một lực đối với trục quay là bao nhiêu nếu độ lớn của lực là 5,5 N và cánh tay đòn là 2 mét.

A. 10 N.

B. 10 Nm.

C. 11 N.

D. 11 Nm.

Đáp án đúng là: D.

Moment lực của một lực đối với trục quay là $M=F.d=5,5.2=11Nm$

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

• Bài toán vận dụng các định luật Newton
• Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng
• Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều
• Vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng để giải thích hiện tượng
• Bài toán về công cơ học
• Bài toán về công suất

Để học tốt lớp 10 các môn học sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---